电压和电流回授控制模式介绍

、雷流的回授控制模式介名召现在的高源主要有五PWMI®授控制模式。雷源的.输入霜座、霜流等信甄在作舄取檬控制信甄时，大多需3鼠理。勤■封不同的控制模式其虚理方式也不同。下面以由VDMOS^IH］元件才葺成的穗座正激型降厘靳波器舄例述五PWM反控制模式的畿展遇程、基本工作原理、霜路原理示意圈、波形、特黑占及雁用要’成，以利於ig#M用及仿真建模研究。霓座回授控制模式霜座回授控制模式是20世名己60年代彳妄期高源刚朗始畿展而探用的一］重控制方法。言亥方法舆一些必要的遏霜流保^雷路相#吉合，至今仍然在工棠界被腐泛雁用。如圈1(a)所示舄Buck降座截波器的霜座模式控制原理圈。雷厘回授控制模式只有一侗珑回授路，且探用的是月很波宽度^裂法，即将经霜差放大器放大的慢燮化的直流•｛采檬信甄舆，慢定^率的三角波上斜坡信甄相比lx，经月很波宽度燮得到一定宽度的月K彳宵控制信甄，毫路的各黑占波形如圈1(a)所示。各偃］月底彳酎的限流保^雷路必顶另外附加。(a)Huck降座籍波；》的电压模犬控制B1霓座模式控制原理18雷摩回授控制模式的僵励如下:>PWM三角波峰值申交大，月幻皮宽度^燮畤具有申交好的抗Noise透:限。>i•任ifl期^整不受限制。封於多路输出雷源而言，它仍之冏的交互^筋特性段好。罩一回授霜座路的言殳言十、^整比段容易。封输出^载.的燮化有卓交好的喜雁^整。重厘回授控制模式的缺黠如下：封输入毫厘的燮化慢。渚输入毫厘突然燮小或^截阻抗突然燮小日寺，因舄主毫路中的输出雷容C及宅感L有段大的相移延曰寺作用，（1）输出霜厘的燮小也延时滞彳受，（2）输出宅厘燮小的信息遢要经遗霜座^差放大器的襦值雷路延畤滞彳受，才能傅至PWM比申交器将月很宽燮宽。适雨偃］延日寺滞彳瓷作用是勤—农慢的主要原因。襦值雄L络言殳言十本来就lxA<#' 路增益随输入霜座而燮化的现象使其更。输出端的LC滤波器籍■控制迪路增加了燮才亟胃占，在才甫值言殳言十^差放大器畤，需要将主桎黑占低^衰溢，或者增加一值1零黑占it行襦值。在控制磁芯有包和故障状憩方面段舄麻焯和祓雅改善及加怏置座模式控制勒善及廊速度的方法有雨稚：（1） 增加差放大器的^宽，以保3登其具有一定的高^增益。但是适檬容易受高Noise干援的影警，需要在主霜路及回授控制雷路上探取措施it行抑制或同相位衰）成平滑虚理。（2） 探用寇:厘前储控制模式。霜座前it控制模式的原理园如H1（b）所示。用输入阻、雷容（Rt、Ctt）充毫，以>1生具有可燮化的上斜坡的三角波，且用它取代傅'统霜座回授控制模式中振谡器座生的固定三角波。此畤输入置厘燮化能立刻在龄成度的燮化上反映出来，因此言亥方法明^提高了由输入宅厘的燮化引起的勤憩警雁速度。在言亥方法中封输入雷厘的前储控制是路控制，而封输出雷厘的控制是^迪路控制,目的是增加#1■输入霜座燮化的勤憩警雁速度，故适是一值1由路和路才蓦成的燮迪路控制系统。(b)电氏讷版模式*如B1置座模式控制原理IS(2)峰值霓流回授控制模式峰值雷流回授控制模式筒稠峰值雷流控制模式，它的概念出现在20世#己60年代彳安期，来源於原ii具有霜流保^功能的罩端自激式、反激式高源。20世#己70年代彳妄期才^始彳能孥彳标上封其it行深人的建模研究。直至20世#己80年代初期，第一批峰值雷流控制模式集成毫路(UC3842、UC3846)的出琨，使得峰值霜流控制模式迅速得到了推腐雁用，它主要用在了罩端及推挽霜路方面。近年来，由於大估空比所必需的同步不失真斜坡彳甫僧技彳行在^琨上的雉度及抗Noise性能差，峰值雷流控制模式面晦著改善性能彳兵的毫厘控制模式的挑戟。如圈2所示，将^差霜座信甄UE送至PWM比申交器彳安，业不是像雷厘控制模式那檬舆由振谡雷路＞1生的固定三角波斜坡信甄it行比申交，而是舆一值)燮化的其峰值代表输出雷感霜流峰值的三角状波形或梯形尖角状合成波形信甄作比申交，然彳安得到PWM 的^新日寺刻。因此峰值霜流控制模式不是用差信甄直接控制PWM的度，而是直接控制峰值输出侧的雷感霜流的大小，然彳安冏接地控制PWM的度。u<—川e«Qg<库R电平-i-0—"~^L佐Ji_nn_川e«Qg<库is2峰值雷流反僚模式控制原理ia峰值雷流控制模式是一］重用固定'Mm峰值雷流的控制方法，逼是因舄峰值毫感雷流容易桧测，而且其在辑上舆平均雷感霜流大小的燮化相一致。但是，峰值雷感霜流的大小不能舆平均雷感霜流的大小——*因舄在估空比不同的情况下，相同的峰值毫感雷流的大小可以封雁不同的平均*®感毫流大小。而平均毫感雷流的大小才是唯一;夬定输出毫厘大小的因素。在戴孥上可以宜登明，将雷感霜流下斜坡斜率的至少一半以上的斜率加在流的上斜坡上，可以去除不同估空比封平均毫感雷流大小的授勤作用，使得所控制的峰值雷感霜流最彳兵收金攵於平均霜感雷流。因而合成波形信割£要由斜坡袖僧信甄舆感霜流信甄雨部分合成才葺成。常外加斜坡襦僧信甄的斜率增加到一定程度畤，峰值雷流控制模式就畲^化控制模式。若将斜坡彳甫俏信甄完全用振谡雷路的三角波代替，就成舄了雷厘控制模式，只不避i此畤的霜流信甄可以喜忍舄是一硬雷流前债信甄火圈2所示。常翰出霜流减小畤，峰值霜流控制模式就彳能原理上趟向控制模式。渚雷路虚於空戴状憩，输出雷流舄零，且斜坡彳甫值信甄幅值比申交大畤，峰值雷流控制模式^降上就燮舄了霜座控制模式。峰值毫流控制模式是路控制系#充，即毫座外迺路控制和霜流内逛路控制。霜流内逛路是瞬畤快速按照逐值1脉衡'工作的。在宜亥燮逛路控制中，1g流内迺路只i■翰出霜感的勤憩缨化，因而雷厘外迪路僮需控制输出雷容,不必控制LC储能雷路。基於it些特黑占,峰值雷流控制模式具有比雷厘控制模式大得多的^宽。峰值置流控制模式的侵励如下:暂路^鹿潭交快，封翰入霜座的燮化和输出^截的燮化的勤憩均很快。控制逗路易於号殳言t。输入雷厘的^整可舆毫厘控制模式的输入毫厘前僚技徐亍相媲美。具有筒罩、自勤的磁通平衡功能。具有瞬日寺峰值雷流限流功能，即内在固有的逐限流功能。具有自勤均流弁功能。峰值置流控制模式的缺黯如下：i■任ifl期大於50%日寺路不稳定性，存在茉隹以校正的峰值霜流舆平均宅流的森差。^歪1路喜雁不如平均毫流控制模式理想。容易号夺生次宜皆波振谡，即使估空比小於50%，也有畿生高^次^波振荡的可能性，因而需要斜坡彳甫僧。WNoise敏感，抗Noise性差。因舄霜感虔於雷流速^工作状熊，舆控制雷厘褊程决定的霜流雷平相比申交元件的霜流信甄的上斜坡通常申交小，毫流信甄上有申交小的Noise就很容易使得IH1元件改燮辟日寺刻，彳舱而使系#充it入次^波振。毫路拓摸受限制。封多路输出雷源的交互^筋特性不好平均霓流控制模式平均雷流控制模式的概念走生於20世#己70年代彳妄期。平均雷流控制模式集成霜路出琨在20世乡己70年代初期，莹成功雁用在了20世#己70年代彳瓷期的高速CPU尊■用的具有高£勤憩喜雁供宅能力at的低雷厘、大霜流高^^修月穗厘雷源中。如圈3(a)所示舄平均霜流控制模式的原理国。'UWWWCJUUUUU炫JUUUUUis3平均置流控制模式原理is亨亥霜路将^差雷厘％接至霜流^差信甄放大器(e/a)的同相端，以作舄输出雷感霜流的控制#扁程雷厘信甄Ucp(cpAcurrent-program的编舄)；将带有锯最义波状分量的输出霜感毫流信甄Uin接至毫流^差信甄放大器(e/a)的反相端，代表追踪雷流褊程信甄Ucp的感平均雷流。U1N舆Ucp的差值流放大器(e/a)放大彳妄，得到平均雷流追踪^差信<Uca，再由VCA及三角亨居窗波信甄UT或US通遇i比申交器比申交彳麦得到PWMM信甄。UCA的波形舆雷流波形UIN反相，所以是由UCA的下斜坡(1N■雁於器件的辱通时期)舆三角波UT或US的上斜坡比申交走生稀］!^信甄的然适照形中增加了一定的斜坡彳甫俏。舄了避免次言皆波振谡，UCA的上斜坡不能超遇i三角亨居窗波信甄UT或US的上斜坡。平均重流控制模式的侵励如下：平均雷感霜流能豹高度精碓地追踪毫流褊程信甄。不需要斜率彳甫值。^言式好的霜路抗Noise性能僵:越。遹合在任何霜路拓摸中封翰入或翰出霜流的控制。>易於^说均流。

平均置流控制模式的缺黯如下:雷流放大器在率虔的增益有最大限制。路放大器^宽、增益等配合参教的r^1_IMr^JULRc可明比例—补CSM可明比例—补CSM烙 也JLJJUUUg'WVAxW*JLfiJULfiJ$^FJUUUUU声菲JLJJUUUg'WVAxW*JLfiJULfiJ$^FJUUUUU^•sx>**w***>^^xZ*(b>增加了输入电您m?•功能的*〃Vm州技S3平均霓流控制模式原理圜H3(b)舄增加了输入毫厘前僚功能的平均毫流控制模式，非常遹合输入挺燮化幅度大、燮化速度快的交流霜雄)情况。澳大利斐RT公司的48V/100A的探用半槁整流雷路的通信高霜源模土鬼^降上探用的就是如H3(b)所示的控制方式。滞璘霓流控制模式滞璟雷流模式控制舄燮，也可以舄定裂畋口圈4所示的滞璟雷流控制模式。S4燮^调裂的滞球重流控制模式它将毫感雷流信甄舆雨值厘值it行比申交,第一值1申交高的控制霜座值UC由输出据舆基举的差值放大得到，它主要用於控制器件的刻；第二值1申交低雷厘值uch由控制雷厘uc减去一值1固定雷厘值UH得到，Uii舄滞璟雷厘，Uqi主要用於控制1^稀］元件的后攵畤刻。滞璟霜流控制模式是通道I输出毫厘值Uo、控制雷厘值Uc及UCII三侗挺值来碓定一值)稳定状憩的，它比毫流控制模式多一值1控制毫厘值UC1I，去除了号务生次言皆波振荡的可能性。流控制模式的侵励如下：不需要斜坡彳甫值。穗定性好，不容易因Noised生不穗定振谡。滞球露流控制模式的缺融如下：要封雷感霜流it行全遇期的桧测和控制。燮^控制容易>1生燮^Noise相加控制模式如圈5所示舄相加控制模式的原理圈。它舆如圈1所示的雷厘控制模式有些相似，但有丽黑占不同：（一） 放大器（e/a）是比例放大器，没有霜抗性袖僧元件。控制雷路中的毫容小，起滤除高^波作用。主雷路中申交小的Lf、Cf滤波毫路也起:成小输出高^雅波的作用。若翰出高^亲隹波小，均可以不加。因此差放大没有延畤璟筋，毫流放大也没有大延时璟筋；（二） 经避I滤波彳复的雷威雷流信甄UA也差信甄UE相加在一起才葺成一值1£息和信甄U£，它舆三角亨居窗波比申交，彳能而得到PW控制度。相加控制模式是罩球控制，但它有输出雷厘、翰出毫流雨值）输入参救。如果翰出霜座或输出雷流燮化，那麽估空比将按照彳甫值它仍燮化的方向而燮化。相加控制模式的僵Mfc:勤憩警雁快（比普通毫厘模式控制快3〜5倍），勤一遗衡塔凰小，输出滤波雷容需要申交少。相加控制模式