帶有次級LC濾波器的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器的建模與控制

　　控制至輸出增益

　　當(dāng)電流環(huán)路閉合時，會產(chǎn)生一個新的控制至輸出的傳遞函數(shù)。由此產(chǎn)生的控制至輸出的傳遞函數(shù)(見附錄I中的公式19)表現(xiàn)為具有一個主極點(ωp)和兩對復(fù)數(shù)共軛極點(ωl和ωh)的五階系統(tǒng)。主極點主要取決于負(fù)載電阻RL、C1,和C2。頻率較低的一對共軛極點由L2、C1和C2確定，而頻率較高的一對共軛極點位于開關(guān)頻率的1/2處。此外，C1的ESR和C2的ESR分別影響兩個零點。

　　圖4顯示了具有不同外部斜坡值的控制至輸出的環(huán)路增益圖。與傳統(tǒng)的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器相比，在帶有次級LC濾波器的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器的控制至輸出的增益中增加了一對復(fù)數(shù)共軛極點(ωl)。額外的諧振極點可以提供最大可達(dá)180°的額外的相位延遲。相位裕量將急劇下降，即便使用III型補(bǔ)償系統(tǒng)也會很不穩(wěn)定。此外，圖4清楚地顯示了隨著斜率補(bǔ)償?shù)脑黾?，從電流模式控制到電壓模式控制的轉(zhuǎn)換。

　　圖4.降壓轉(zhuǎn)換器的控制至輸出的傳遞函數(shù)

　　混合反饋方法

　　本文將介紹一種新的混合反饋結(jié)構(gòu)，如圖5(a)所示?；旌戏答伒臉?gòu)思是通過利用來自初級LC濾波器的附加電容反饋來穩(wěn)定控制環(huán)路。從輸出端經(jīng)過電阻分壓器的外部電壓反饋定義為遠(yuǎn)程電壓反饋，而經(jīng)過電容器CF的內(nèi)部電壓反饋將在下文中定義為本地電壓反饋。遠(yuǎn)程反饋和本地反饋在頻域上承載不同的信息。具體而言，遠(yuǎn)程反饋檢測低頻信號以便提供良好的直流輸出調(diào)節(jié)，而本地反饋檢測高頻信號以便為系統(tǒng)提供良好的交流穩(wěn)定性。圖5(b)顯示了對應(yīng)于圖5(a)的簡化小信號框圖。

　　圖5.使用所提出的混合反饋方法的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器，圖(a)所示為電路圖，圖(b)所示為小信號模型。

　　反饋網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)

　　由此產(chǎn)生的混合反饋結(jié)構(gòu)的等效傳遞函數(shù)(見附錄II中的公式31和公式32)與傳統(tǒng)電阻分壓器反饋的傳遞函數(shù)明顯不同。新的混合反饋的傳遞函數(shù)零點比極點更多，并且額外的零點將在由L2和C2確定的諧振頻率處產(chǎn)生180°的相位提前。因此，利用混合反饋方法，控制至輸出的傳遞函數(shù)中的附加相位延遲將通過反饋傳遞函數(shù)中的附加零點進(jìn)行補(bǔ)償，這可以實現(xiàn)基于整個控制至反饋的傳遞函數(shù)的補(bǔ)償設(shè)計。