开关电源-控制电路的设计

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1、第8章控制电路的设计§引言§8.1控制电路结构和主要组成部分的原理§8.2电压模式控制电路的设计§8.3峰值电流模式控制电路的设计§8.4平均电流模式控制电路的设计1§引言开关电源的主电路主要处理电能，而控制电路主要处理电信号，属于“弱电”电路，它控制着主电路开关器件的工作。电源的很多指标，如稳压稳流精度、纹波、输出特性等也与控制电路相关。控制电路的设计质量对电源的性能至关重要，是设计工作的重点。控制电路功能众多，相对复杂，设计内容复杂，周期较长，甚至可能出现反复，有时一些参数的确定还需要通过试验来得到。2§8.1控制电路结构和主要组成部分的

2、原理控制电路的结构调节器PWM驱动基准源保护并机均流反馈封锁信号去主电路电压/电流/温度连接并机线u*i*ufif图（8-1）3一、驱动电路驱动电路是控制电路与主电路的接口，同开关电源的可靠性、效率等性能密切相关。驱动电路需要有很高的快速性，能提供一定的驱动功率，并具有较高的抗干扰和隔离噪声能力。二、调节器电路调节器的作用是将给定量和反馈量进行比较和运算，得到控制量。调节器的核心是运算放大器。4三、并机均流电路开关电源经常需要并机组成系统运行，以获得更大的容量和更高的可靠性。根据各种负载对供电可靠性要求的不同，电源可以采用以下几种不同的运行方

3、式：单机运行采用单一电源向负载供电。特点：结构简单、成本低、但可靠性不高，一旦电源发生故障，供电中断。5并机均流控制的原理并联运行N个电源并联构成的电源系统向负载供电，每个电源的功率为负载所需功率的1/N。特点：每个电源发生故障时，供电不中断，仅是最大供电能力有所降低。电源数量多，成本上升。用于可靠性要求较高的场合。6并联冗余运行N+M个电源并联工作，每个电源的功率为负载最大功率的1/N。运行时，每个电源平均承担负载功率。特点：发生故障的电源数量小于等于M时，电源系统仍能提供负载所需的全部功率。电源数量多，成本更高。用于可靠性要求非常高的场合

4、。为了达到可靠性目的，应尽量使并联运行的每个电源的输出电流分配均衡。7电源并联后输出电流不相等的原因：在输出电压相同的条件下，电压调节器误差信号不同，这反映了电路参数的分散性。为了补偿这种分散性，使各电源的输出电流相等，并且电压调节器误差信号都等于零。必须采取控制措施—设置均流电路。并联均流方式可以分为：利用输出电压调整率均流（电源输出电压随输出电流变化而变化的程度，即两者之比称为输出电压调整率，它反映了电源等效内阻的大小。人为增大各电源等效内阻，并保证一定的一致性。）8主从方式均流（主控制器稳压，其电压调节器输出作为其他从控制器的电流参考信

5、号，其他从电源按照电流源运行，均流精度高，可达0.5%。缺点是主控制器一旦损坏，则系统瘫痪。）无主或自动选主的均流方式（基本思路是在电源间通过并机电缆或称均流总线来传递均流信号，每个电源根据均流信号调节自身输出电流，达到相互一致目的。）最大电流自动均流法自动选主的主从均流法等9最大电流自动均流法原理均流母线电压正比于输出电流最大的电源的电流，即均流信号为各电源电流的最大值。各电源调节自身电流方法：均流信号与本电源反馈电流信号之差乘以比例系数，加到本电源的电压给定中。当误差增大时，本电源电压给定略微提高，使得本电源开环电压提高，分得更多的负载电

6、流。缺点：通过调节电压给定来调节输出电流，会造成输出电压的波动，影响稳压精度；同时若比例系数过大，则会造成输出电压竞相上升，可能导致严重事故。若限定电压范围，则当均流电路调节能力达到极限时，电源只能退出均流。10自动选主的主从均流法原理各电源公用一个电压调节器，其输出作为电源的电流给定，每个电源含有电流调节器，由于每个电源的电流给定相同，因此各自输出电流是一样的。实际系统中，每个电源都含有电压调节器，在运行时电压调节器都处于工作状态，其输出通过均流母线仲裁处最大值，对应最大值的是主机，其他电源为从机。注意：均流电路的设计，不仅要使各并联开关电

7、源模块在正常工作情况下能够均流运行，而且应该考虑当本模块发生故障时，不应显著影响其他模块的工作。11四、保护电路控制电路应包含保护电路，保护电路包含自身保护和负载保护两方面的功能。一旦出现故障，立即使开关电路停止工作，并以声或光的形式报警，以保证在任何情况下，自身不损坏，并且不损坏负载。自我保护功能：输入过电压系统过热输入欠电压、过电流负载保护功能：输出过电压输出欠电压12输入过电压、输入欠电压、过热保护电路中，应采用滞环比较器，以便在故障情况消失后，电源可以自动恢复工作。过电流保护电路应采用锁存器将过电流信号锁存。并且，锁存器应附加复位电路

8、，以便在故障排除后重新开始工作，或者采用时间较长的延时复位电路，以降低过电流保护的频度。输出过电压和欠电压通常由电源或负载的严重故障引起，也应采用锁存器将故障信号锁