高頻開關電源的電流峰值控制

　　假設Buck PWM轉換器工作在電流連續(xù)模式。則圖1（b）所示即為峰值電流型PWM控制系統(tǒng)的工作波形圖。開關電流iv的峰值與電感電流iL的峰值相同。在一個開關周期的開始，由時鐘脈沖信號CLK通過觸發(fā)器去驅動開關管V的導通，當電流iv的檢測信號峰值達到電流給定值Ue（即外環(huán)電壓調節(jié)器的輸出）時，觸發(fā)器翻轉，開關管V關斷。因此只要系統(tǒng)中的電流稍有轉換時，占空比Du就可以快速地產(chǎn)生調節(jié)作用，使輸出電壓U。接近于給定值Ur。

　　圖1 Buck PWM轉換器峰值電流型控制系統(tǒng)原理

　　峰值電流型PWM控制的優(yōu)點是：消除了輸出濾波電感在系統(tǒng)傳遞函數(shù)中產(chǎn)生的極點，使系統(tǒng)傳遞函數(shù)由二階降為一階，解決了系統(tǒng)有條件的環(huán)路穩(wěn)定性問題：具有良好的線性調整率和快的動態(tài)響應；固有的逐個開關周期的峰值電流限制，簡化了過載保護和短路保護；多個電源模塊并聯(lián)時容易實現(xiàn)均流。其缺點是：不能準確地控制電感的平均電流，回路的增益對市電電網(wǎng)電壓變化敏感，開關噪聲容易造成開關管的誤動作（即抗干擾性差）等。更為重要的是，對于最常用的PWM調制方式，當占空比D>0．5時，電流環(huán)不能穩(wěn)定，并導致開關頻率降低，電流、電壓的紋波增大。這時需要外加周期性的斜坡函數(shù)來補償，以使系統(tǒng)穩(wěn)定如圖2所示。在電流調節(jié)器的輸人端，外加一個補償鋸齒波ux與給定電流Uc合成一個斜率為Mc的斜坡函數(shù)（倒鋸齒波）u′c。

　　u′c＝Uc-ux
　　然后iV或iL與u′c比較后，產(chǎn)生寬度為Du的脈沖如圖2（b）所示。

　　峰值電流型脈寬調制的穩(wěn)定性分析如下：

　　圖2 加斜坡補償?shù)拿}寬調制器

　　參考圖1，假設電感電流iL是連續(xù)的，在穩(wěn)定時，在開關管V的導通期間，iL上升，其變化率diL／dt為

　　在V關斷期間，電流iL下降，其變化率為

　　占空比D，與電流變化率的關系為

　　以輸入電壓的擾動（ui減?。槔?，來分析系統(tǒng)的響應過程（為了使分析簡化，假設此時Uo還未來得及變化）：
　　
　　Ui＝Ui—△u

　　由式（9－1）和式（9－2），ui減小使電流的變化率由M1，變化到m1，

　　mL＝Ml＋△m1M1

　　式中 △m1——電流變化率改變前后的差值。

　　m2＝M2
　　d＝Du-△d