電源系統(tǒng)進(jìn)入輕載或空載時(shí),變換器通常工作在突發(fā)模式和跳脈沖模式。對(duì)于跳脈沖模式,變換器進(jìn)入非連續(xù)電流模式,高端的開關(guān)管的開通時(shí)間為控制器所設(shè)定的最小導(dǎo)通時(shí)間,同時(shí)在有一些開關(guān)周期,高端的開關(guān)管不導(dǎo)通,也就是屏蔽,或跳去一些開關(guān)脈沖,以維持輸出電壓的調(diào)節(jié)。
注意到:在輕載或空載時(shí),電流信號(hào)很小,系統(tǒng)也很難檢測(cè)到電流信號(hào),另一方面,由于高端的開關(guān)管的開通時(shí)間固定為最小導(dǎo)通時(shí)間,已不受電流檢測(cè)信號(hào)的調(diào)節(jié),電流反饋事實(shí)上已經(jīng)不起作用,也就不參與到反饋環(huán)節(jié)。系統(tǒng)此時(shí)工作于標(biāo)準(zhǔn)的電壓模式。
對(duì)于突發(fā)模式,輸出電壓完全由滯洄比較器控制,滯洄比較器控制通過檢測(cè)輸出電壓的變化,將輸出電壓設(shè)定在允許的上限和下限的范圍內(nèi),系統(tǒng)此時(shí)也是工作于標(biāo)準(zhǔn)的電壓模式。
2 使用大的電感值趨向于電壓模式
輸出電感的選擇及設(shè)計(jì)是基于輸出DC電壓的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的要求。較大的電感值可減小輸出紋波電流和紋波電壓,減小磁芯的損耗,但在負(fù)載瞬變過程中改變電感電流的時(shí)間會(huì)加長(zhǎng),同時(shí)增大電感的成本和體積。較小的電感值可以得到較低的直流銅損,但是交流磁芯損耗和交流繞線電阻損耗會(huì)變大。
同時(shí)使用大的電感時(shí),電感電流的斜率減小,在理想的狀態(tài)下,若電感值為無(wú)窮大,那么在整個(gè)開關(guān)周期,電感電流為直流值,電流檢測(cè)信號(hào)就不在起作用,也就是標(biāo)準(zhǔn)的電壓模式。因此使用的電感值越大,工作于電流模式的控制就越接近于電壓模式,在負(fù)載瞬變過程中,系統(tǒng)動(dòng)特性越差。因此對(duì)于電流模式,折衷的方法是選擇電感紋波電流峰峰值在輸出負(fù)載電流額定值的20%到40%之間。
3 斜坡補(bǔ)償?shù)碾娏髂J节呄蛴跒殡妷耗J?/strong>
理論上,當(dāng)占空比大于50%時(shí),電流模式就要加斜坡補(bǔ)償,系統(tǒng)才能穩(wěn)定的工作。否則,就會(huì)產(chǎn)生次諧波振蕩。在實(shí)際的應(yīng)用中,占空比大于40%時(shí),就要加斜坡補(bǔ)償。占空比大于50%時(shí),斜坡補(bǔ)償,由于電感充分激磁,而去磁不足,因此輸出的電壓將比預(yù)設(shè)定的值高,并將繼續(xù)升高,直到較慢的電壓控制回路調(diào)整電流設(shè)定點(diǎn)為止,然后輸出電壓又下降至低于期望值,形成次諧波振蕩。
次諧波振蕩典型的特性就是在一個(gè)開關(guān)周期,脈沖寬度較寬,在下一個(gè)開關(guān)周期,脈沖寬度變窄,在每三個(gè)開關(guān)周期,脈沖寬度又變寬,如此反復(fù)。此時(shí)可以看到輸出電壓不穩(wěn)定,有時(shí)還可以聽到音頻的噪聲。
圖2中,紅線斜坡補(bǔ)償,實(shí)線三角形波為加斜坡補(bǔ)償?shù)碾姼械碾娏鞑ㄐ危摼為沒加斜坡補(bǔ)償?shù)碾姼械碾娏鞑ㄐ巍H绻孟陆笛氐匿忼X波電壓,則其加在電壓誤差放大器的輸出上,用以控制電流檢測(cè)信號(hào);如果用上升沿的鋸齒波電壓,則其加在電流檢測(cè)信號(hào)上,然后與電壓誤差放大器的輸出進(jìn)行比較。
注意到,內(nèi)部的斜坡補(bǔ)償將使總的電流斜坡減小,即斜坡補(bǔ)償使真正的電感電流的斜率降低,可以去除不同占空比對(duì)平均電感電流大小的擾動(dòng)作用,使得所控制的峰值電感電流最后收斂于平均電感電流,因而合成波形信號(hào)要有斜坡補(bǔ)償信號(hào)與實(shí)際電感電流信號(hào)兩部分合成構(gòu)成,從而促使變換器從電流模式向電壓模式轉(zhuǎn)化。
所加的斜坡補(bǔ)償越大,變換器越接近電壓模式,當(dāng)外加補(bǔ)償斜坡信號(hào)的斜率增加到一定程度,峰值電流模式控制就會(huì)轉(zhuǎn)化為電壓模式控制。因?yàn)槿魧⑿逼卵a(bǔ)償信號(hào)完全用振蕩電路的三角波代替,就成為電壓模式控制,只不過此時(shí)的電流信號(hào)可以認(rèn)為是一種電流前饋信號(hào)。
斜坡補(bǔ)償也降低了電流環(huán)路的增益,降低的系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的限流點(diǎn),使系統(tǒng)實(shí)際所加的負(fù)載電流值降低。
當(dāng)處于空載狀態(tài),輸出電流為零并且斜坡補(bǔ)償信號(hào)幅值比較大的話,峰值電流模式控制就實(shí)際上就完全變?yōu)殡妷耗J娇刂啤?/font>
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