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开关电源变换器工作模式--变形的峰值电流模式

2025-03-17 15:06
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1 固定关断时间的峰值电流模式工作原理及特点

 

固定关断时间电流控制模式是一种变化的峰值电流模式,也是双环控制系统,但是,这种模式工作在变频控制方式,如图1所示。

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                图1:固定关断时间模式的控制系统图

 

固定关断时间控制模式工作过程如下:
    (1)定时器输出高电平,开关管导通,电感的电流线性增加,电流检测电阻的电压信号经电流放大器放大后,与电压误差放大器的输出电压Vc进行比较,此时,由于电流放大器的输出信号Vs小于Vc,比较器输出不会翻转,定时器维持高电平输出,开关管导通,电感的电流继续线性增加,当Vs大于Vc时,比较器翻转。

(2)比较器翻转后,比较器输出高电压信号同时送出给定时器和触发器,开关管关断,电感的电流线性降低,同时内部的定时电路启动。

(3)定时器延时一个固定的关断时间后,送出高电平信号,开关管又开通,进入下一个周期,如此反复。

 

固定关断时间控制模式的特点是结构简单,但系统也是变频控制。

 

2 相加峰值电流模式的工作原理及特点

 

相加峰值电流模式控制也是一种变化的、具有双环控制系统的峰值电流模式,外环是电压环,输出电压经分压电阻器分压后与参考电压进行比较,然后经电压误差放大器放大,如图2所示。图中为通用型放大器,电压误差放大器的输出信号为Vc。

电流检测信号经电流放大器K放大后输出为Vs,Vs 和Vc信号由加法器作加法,得到的输出为Ve,Ve=Vs-Vc,Ve值连接到PWM比较器的反相端,与PWM比较器同相端的参考电压VIR进行比较。

 

相加峰值电流模式工作过程如下:

(1)振荡器输出脉冲信号为高电平,开关管导通,开始一个开关周期。电感激磁,电流线性上升,电流检测电阻的电压信号也线性上升。

(2)电感电流继续线性上升,电流检测电阻的电压信号也上升,当Ve的电压高于VIR时,电流比较器的输出翻转,从低电平翻转为高电压,开关管关断,电感开始去磁,电流线性下降,到下一个开关周期开始的时钟同步信号到来,如此反复。

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                图2:相加电流模式的控制系统图

 

调节工作原理如下:

(1)当输出负载增大时,输出电压降低,因此,Vc增大,Vs-Vc降低,Vs-Vc与VIR比较,由于Vs-Vc的值降低,使开关管关断的时刻向后延迟,导通时间增大,占空比增加,输入功率增加,因此输出电压增加。当输出电压增加到调节的范围内时,系统保持平衡。

(2)当输出负载降低时,输出电压升高,因此,Vc降低,Vs-Vc增大,Vs-Vc与VIR比较,由于Vs-Vc的值增大,使开关管关断的时刻提前,导通时间减小,占空比减小,输入功率降低,因此输出电压降低。当输出电压降低到调节的范围内时,系统保持平衡。

 

相加电流模式的优点和缺点与峰值电流模式相同。

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