李璐

摘要：該文簡(jiǎn)要地介紹了峰值電流控制中斜坡補(bǔ)償?shù)幕驹硪约皟?yōu)點(diǎn)，并對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定條件進(jìn)行了分析，研究了斜坡補(bǔ)償和系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)系，最后通過斜坡補(bǔ)償設(shè)計(jì)解決了系統(tǒng)中出現(xiàn)的不穩(wěn)定的因素。

關(guān)鍵詞：峰值電流；斜坡補(bǔ)償

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）13-0228-02

1概述

DC-DC功率變換器有許多種控制模式，最常用的有電壓控制和電流控制，電流模式具有補(bǔ)償電路簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，增益帶寬大，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)與電壓控制模式相比。在峰值電流控制的Boost電路中，由于采用了功率開關(guān)等非線性的器件，給系統(tǒng)帶來了非線性現(xiàn)象，影響變換器的性能，所以我們引入斜坡補(bǔ)償?shù)氖侄蝸韺?shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制。

2峰值電路控制的電路原理及優(yōu)缺點(diǎn)

圖1為峰值電流控制的DC-DC Boost功率變換器的原理圖，輸出電壓u₀經(jīng)過采樣后與設(shè)定的參考電壓u_ref通過電壓誤差放大器比較，比較后得到的信號(hào)與整流后采樣電壓相乘，其乘積信號(hào)作為參考電流信號(hào)，將此電流信號(hào)與流過開關(guān)管的電感電流采樣信號(hào)進(jìn)行比較，將電流比較器的輸出PWM波形作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)來控制開關(guān)管的開通和關(guān)斷。當(dāng)電感電流i_L的值達(dá)到參考電流的值之前，開關(guān)管S一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)電感電流達(dá)到參考電流之時(shí)，電流比較器就會(huì)輸出關(guān)斷信號(hào)，使開關(guān)S處于截止?fàn)顟B(tài)。

峰值電流模式與平均電流模式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

閉環(huán)響應(yīng)速度快，具有良好的線性調(diào)整率；控制環(huán)易于設(shè)計(jì)；對(duì)并聯(lián)工作的多臺(tái)電源能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)均流；具有瞬時(shí)峰值的電流限流功能。

3系統(tǒng)穩(wěn)定條件分析

如圖2可以看出，當(dāng)占空比大于0.5時(shí)，后一個(gè)開關(guān)周期的電感電流擾動(dòng)誤差比前一個(gè)開關(guān)周期的擾動(dòng)誤差要大，電感電流誤差信號(hào)是振蕩發(fā)散的，系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

接下來將以數(shù)學(xué)推導(dǎo)的方式得到系統(tǒng)不穩(wěn)定的條件，根據(jù)峰值電流型DC-DC Boost變換器的工作原理，可以得到系統(tǒng)的微分方程：

即占空比小于0.5時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定，占空比大于0.5時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

4斜坡補(bǔ)償

為了消除系統(tǒng)中出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象，通常采用斜坡補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ拐伎毡菵>0.5時(shí)系統(tǒng)仍然能夠穩(wěn)定工作，通常給參數(shù)微擾量增加一個(gè)負(fù)斜率的斜坡補(bǔ)償信號(hào)，采用固定斜坡補(bǔ)償?shù)姆椒?，以參考電流作為參?shù)擾動(dòng)對(duì)象，減去一個(gè)同開關(guān)頻率的微小的斜坡信號(hào)，得到固定斜坡補(bǔ)償?shù)碾姼须娏鞴ぷ髑€如圖3所示：

為了驗(yàn)證固定斜坡補(bǔ)償控制理論分析上的正確性，通過仿真的方法進(jìn)行驗(yàn)證，在沒有斜坡補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候占空比交替變換，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，加入固定斜坡補(bǔ)償后，占空比均勻變換，系統(tǒng)穩(wěn)定，仿真圖如圖4所示：

5結(jié)論

峰值電流控制是一種比較理想的開關(guān)電源控制方式，采用斜坡補(bǔ)償能夠改善電路的性能，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)占空比D大于0.5時(shí)系統(tǒng)不穩(wěn)定，加人斜坡補(bǔ)償后，使得能夠有效的拓寬功率變換器的穩(wěn)定工作范圍，是系統(tǒng)在D>0.5時(shí)仍然能使系統(tǒng)穩(wěn)定工作，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。