开关电源的平均电流控制.pdf

第十四届全国电源技术年舍论文集 开关电源的平均电流控制 陆呜 上海交通大学微电子技术研究所(200052) 摘要：简委升划JF关电源的平均电流型控制技术 叙词：奸关电源 平均电流控制 1 引言 开关电源常用的电施型控制，如图1所示，是一种双环系 ：丽 境，园为开关四换电感“隐藏”于电流控制内环之中，故简化 了电压控制外玉1、的设计，并能以多种方式改善电源性能，而且 差荔几几厂] 动态特性很好。是一种优于传统单环电压控制的新技术。电流 型控制系统中，电洫扑；f；】J『q川、的目标是控制态空间平均电感的 囤l峰值电漉控制电路和波形 电流，但是．因为在功翠开关的“通态”时间之内，流经功率 图2所示即平均电流控制技术采用的基本电路．它与围1 开关的电流等于电感电流，所“实际控制的基础却是电感的瞬 峰值电流控制电路的主要差别在于电流环中引进了商增益积分 志峰值电流。这种控制方式在电感的纹波电流很大时，必将产 电路误差放大器(ca)。若电压控制外环设定的“印电压代表所 生诸如抗噪声耐量低、需要斜率补偿、峰值与平均电流的小电 需的电流词节电平．电流传感电阻R两端的电压代表实际电 流环路增益的比误差无法校正等严重的问题。当然，在电感的 感电流，则两者之差(或误差)经放大后，在P珥M比较器的翰 纹渡电流较小时，电感的峰值电流与电感的乎均电流大致等 ^端与大幅度锯齿渡’(振荡器斜波)比较，并由此产生输出调 效，这些问题并不严重而已。这些问题的彻底解决最根本的方 宽驱动脉冲。为使性能最优，电流的增益带宽特性可通过环绕 式就是真正采用平均电流型控制。除此之外平均电流型控制还 电流放大器的补偿网络来调节。尽管电流环增益的变越频率丘 可以用来有效控制电路中除电感电漉以外的任何电流，而且适 可与峰值电流控制相同，但低频增盐将大得多，由此可得如下 用的电路拓扑范围更广。本文拟就开关电源的平均电流型控制 结果： 技术作简要介绍。 (1)平均电流控制电流跟踪调节的精度高。这对功率因数 2平均电流控制技术 预诃整电路尤其重要。事实上，即使当小电藏状态下，电流越 珥¨V卅川Ⅵ 朋一 图2平均电流控制电路和波形 过连续模边界进入不连续模．平均电流型的控制功能也非常 路的输^电流，也可用来控制升压和反激型功率变换电路的辅 好。电压控制外环对电流模式的变化则毫无影响。 出电流。 (2)不再需要斜率补偿。不过，为了实现更好的稳定性， 3平均电流型控制最佳控制环路增益的设计 仅需对切换频率处的环路增益略作限定。 众所周知，开关电源控制电路设计时．当PwM比较器两个 (3)抗噪声耐量佳。当时钟脉冲开通功率开关器件时，振输入端口施加到的波形斜率相关不当时，将会展现敬谐波振 荡器的斜坡直接辟至最低电乎，其电压值与PWM比较器输人 荡。峰值电流控制通过斜率补偿等比较复杂的方法来防止次谐 处对应的电流误差电平相去甚远。 波振荡造成的不稳定性；平均电流型控制因为振荡器的线性斜 (4)平均电流型控制方法可用来传感和控制电路中任何支坡已经提供了数量相对大的寮I率补偿．解决扶谐波振荡造成的 路韵电流，因此，既可以用来精确控制降压和反激功率变抉电 不稳定性更加简易、有效。 ·46】- 开关电源的平均