開關(guān)電源控制電路中電流型控制模式有什么優(yōu)缺點

我們都了解，DC-DC 變換器就是利用一個或多個開關(guān)器件的切換，把某一等級直流輸入電壓變換成另—等級直流輸出電壓。在給定直流輸入電壓下，通過調(diào)節(jié)電路開關(guān)器件的導通時間來控制平均輸出電壓 控制方法之一就是采用某一固定頻率進行開關(guān)切換，并通過調(diào)整導通區(qū)間長度來控制平均輸出電壓，這種方法也稱為脈寬調(diào)制[PWM]法。

PWM 從控制方式上可以分為兩類，即電壓型控制(voltage mode control)和電流型控制(current mode control) 。電壓型控制方式的基本原理就是通過誤差放大器輸出信號與一固定的鋸齒波進行比較，產(chǎn)生控制用的 PWM 信號。從控制理論的角度來講，電壓型控制方式是一種單環(huán)控制系統(tǒng)。電壓控制型變換器是一個二階系統(tǒng)，它有兩個狀態(tài)變量：輸出濾波電容的電壓和輸出濾波電感的電流。二階系統(tǒng)是一個有條件穩(wěn)定系統(tǒng)，只有對控制電路進行精心的設(shè)計和計算后，在滿足一定的條件下，閉環(huán)系統(tǒng)方能穩(wěn)定的工作。圖 1 即為電壓型控制的原理框圖。

電流型控制是指將誤差放大器輸出信號與采樣到的電感峰值電流進行比較 . 從而對輸出脈沖的占空比進行控制，使輸出的電感峰值電流隨誤差電壓變化而變化。電流控制型是一個一階系統(tǒng)，而一階系統(tǒng)是無條件的穩(wěn)定系統(tǒng)。是在傳統(tǒng)的 PWM 電壓控制的基礎(chǔ)上，增加電流負反饋環(huán)節(jié)，使其成為一個雙環(huán)控制系統(tǒng)，讓電感電流不在是一個獨立的變量，從而使開關(guān)變換器的二階模型變成了一個一階系統(tǒng)。信號。從圖 2 中可以看出，與單一閉環(huán)的電壓控制模式相比，電流模式控制是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)由輸出電壓反饋電路形成，內(nèi)環(huán)由互感器采樣輸出電感電流形成。在該雙環(huán)控制中，由電壓外環(huán)控制電流內(nèi)環(huán)，即內(nèi)環(huán)電流在每一開關(guān)周期內(nèi)上升，直至達到電壓外環(huán)設(shè)定的誤差電壓閡值。電流內(nèi)環(huán)是瞬時快速進行逐個脈沖比較工作的，并且監(jiān)測輸出電感電流的動態(tài)變化，電壓外環(huán)只負責控制輸出電壓。因此電流型控制模式具有比起電壓型控制模式大得多的帶寬。

電流型控制模式有不少優(yōu)點：線性調(diào)整率(電壓調(diào)整率)非常好;整個反饋電路變成了一階電路，由于反饋信號電路與電壓型相比，減少了一階，因此誤差放大器的控制環(huán)補償網(wǎng)絡(luò)得以簡化，穩(wěn)定度得以提高并且改善了頻響，具有更大的增益帶寬乘積;具有瞬時峰值電流限流功能;簡化了反饋控制補償網(wǎng)絡(luò)、負載限流、磁通平衡等電路的設(shè)計，減少了元器件的數(shù)量和成本，這對提高開關(guān)電源的功率密度，實現(xiàn)小型化，模塊化具有重要的意義。當然了也有缺點，例如占空比大于 50%時系統(tǒng)可能出現(xiàn)不穩(wěn)定性，可能會產(chǎn)生次諧波振蕩;另外，在電路拓撲結(jié)構(gòu)選擇上也有局限，在升壓型和降壓—升壓型電路中，由于儲能電感不在輸出端，存在峰值電流與平均電流的誤差。對噪聲敏感，抗噪聲性差等等。對于這樣的缺點現(xiàn)在已經(jīng)有了解決的方案，斜波補償是很必要的一種方法。