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1、78《电力电子技术》1998年第3期1998.8开关电源两种控制模式的分析与比较AnalysisandCompareofTwoControlModesinSwitchingPowerSupply西安交通大学王创社乐开端谭玉山(西安710049)西安理工大学杜忠(西安710048)摘要:描述了开关电源电压型和电流型反馈控制模式,分析比较了其优缺点。对电流型控制模式的不足之处,通过分析给出了解决办法,并指出,为克服电压型控制模式的主要缺点可采取其它途径。最后给出不同应用电路反馈控制类型的选取原则。Abstract:Thepaperdescribestwocontrolmodesfors
2、witchingpowersupply,theiradvantagesanddisad2vantagesareanalyzedandcompared.Currentmodeisbetter,buthassomedisadvantages,themethodtoover2comethemispresented.therearealsosomewaysforovercomingthemaindisadvantagesofvoltagemode.Intheend,someprinciplesforchosingthecontrolmodeaccordingtodifferentappli
3、cationsaregiven.叙词:电压控制电流控制变换器/开关电源Keywords:voltagecontrolmode;currentcontrolmode;converter;switchingpowersupply1前言的方法稳压,响应速度慢,稳定性差,甚至在大传统PWM开关稳压电源采用电压型控制信号变动时产生振荡,从而损坏功率器件,以致模式,只对输出电压采样并作为反馈信号实现在推挽和全桥等电路中引起变压器偏磁化饱[1]闭环控制,以稳定输出电压。在其控制过程中,和而产生电流尖峰,最终导致线路工作失常。电源电路中的电感电流未参与控制,是独立变电流型控制器正是针对电压型控制器
4、的缺量,开关变换器为二阶系统,有两个状态变量,点发展起来的。它增加了电流反馈环,电感电即输出滤波电容的电压和输出滤波电感的电流不再是一个独立变量,从而使开关变换器成流。二阶系统是一个有条件的稳定系统,只有为一个一阶无条件的稳定系统,它只有单个极对控制电路进行精心设计和计算,满足一定条点和90°相位滞后,因而很容易不受约束地得件,方能使闭环系统稳定工作。开关电源的电到大的开环增益和完善的小信号、大信号特性。流均流经电感,将使滤波电容上的电压信号对2两种控制模式的基本原理电流信号产生90°延迟。因此,仅用电压采样图1分别示出两种控制模式的基本原理。(a)电压型(b)电流型图1电压模式控
5、制和电流模式控制如图1a,电源输出电压Uo与参考电压比较器N比较,由锁存器输出占空比随误差电Uerf经误差放大器A比较放大后,又经PWM压信号Ue变化的一系列脉冲,再驱动控制用开关电源两种控制模式的分析与比较79的开关晶体管VT,使输出电压Uo稳定。由图负载调整率变差,在多路输出时,需要耦合电感1b可见,它是一个双环控制系统,既保留了电实现交互调节。压型控制器的输出电压反馈控制部分,又增加采用简单斜坡补偿措施后,电流控制型引了一个反馈环节,它的电路工作原理是:Uo与起的绝大部分问题都能得到满意解决,且不影[3]Uerf经A比较放大后,得到Ue,由恒频时钟脉响其优势的发挥。冲置位锁存
6、器输出脉冲驱动VT管导通,电源图2示出功率级相同,输入电压和输出负电路中因输出电感的作用使脉冲电流逐渐增载分别阶跃变化时电流型控制和电压型控制的大,当电流在采样电阻Rs上的电流信号电压输出响应。图3分别示出两个功率级相同的变Us幅度达到Ue电平时,脉宽比较器的状态反换器的开关电流波形。由图3可见,电流型控制的两相开关电流几乎完全相同;而电压型控转,锁存器复位,驱动撤除,功率管关断,电路逐[2][2]制的两相开关电流则有明显的不同。个地检测和调节电流脉冲,控制电源输出。3电流型控制与电压型控制的比较电压型控制的优点是:①单环反馈的设计和分析较易进行;②锯齿波振幅较大,对稳定的调制过程
7、可提供较好的噪声余裕;③低阻抗功率输出,对多输出电源具有较好的交互调节特(a)电流型控制输入阶跃变化性。(b)电压型控制输入阶跃变化电压型控制的缺点是:①任何输入电压或[(a)、(b):t=2ms/格,输出响应:50mV/格)]输出负载的变化必须首先转化为输出电压的变化,然后再经反馈环采样反馈控制调节。这意味着动态响应速度较慢;②输出滤波器对控制环增加了两个极点,这就需要增加一个零点补偿;③由于环路增益随输入电压而变,使得补偿变得更加复杂化。电流型控制的优点是:①具有
