開關(guān)電源PWM反饋控制模式
PWM開關(guān)穩(wěn)壓或穩(wěn)流電源基本工作原理就是在輸入電壓變化、內(nèi)部參數(shù)變化、外接負(fù)載變化的情況下，控制電路通過被控制信號與基準(zhǔn)信號的差值進(jìn)行閉環(huán)反饋，調(diào)節(jié)主電路開關(guān)器件的導(dǎo)通脈沖寬度，使得開關(guān)電源的輸出電壓或電流等被控制信號穩(wěn)定。 PWM的開關(guān)頻率一般為恒定，控制取樣信號有：輸出電壓、輸入電壓、輸出電流 、輸出電感電壓、開關(guān)器件峰值電流。由這些信號可以構(gòu)成單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)反饋系統(tǒng) ，實現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)流及恒定功率的目的，同時可以實現(xiàn)一些附帶的過流保護(hù)、抗偏磁、均流等功能。現(xiàn)在主要有五種PWM反饋控制模式。下面以VDMOS開關(guān)器件構(gòu)成的穩(wěn)壓正激型降壓斬波器為例，說明五種PWM反饋控制模式的發(fā)展過程、基本工作原理、詳細(xì)電路原理示意圖、波形、特點及應(yīng)用要點，以利于選擇應(yīng)用及仿真建模研究。
開關(guān)電源PWM的五種反饋控制模式
一般來講，正激型開關(guān)電源主電路可用圖1所示的降壓斬波器簡化表示,Ug表示控制電路的PWM輸出驅(qū)動信號。根據(jù)選用不同的PWM反饋控制模式，電路中的輸入電壓Uin、輸出電壓Uout、開關(guān)器件電流(由b點引出)、電感電流(由c點引出或d點引出)均可作為取樣控制信號。輸出電壓Uout在作為控制取樣信號時，通常經(jīng)過圖2所示的電路進(jìn)行處理，得到電壓信號Ue，Ue再經(jīng)處理或直接送入PWM 控制器。圖2中電壓運(yùn)算放大器(e/a)的作用有三：①將輸出電壓與給定電壓Uref的差值進(jìn)行放大及反饋，保證穩(wěn)態(tài)時的穩(wěn)壓精度。該運(yùn)放的直流放大增益理論上為無窮大，實際上為運(yùn)放的開環(huán)放大增益。②將開關(guān)電源主電路輸出端的附帶有較寬頻帶開關(guān)噪聲成分的直流電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ǚ档谋容^“干凈”的直流反饋控制信號(Ue)即保留直流低頻成分 ，衰減交流高頻成分。因為開關(guān)噪聲的頻率較高，幅值較大，高頻開關(guān)噪聲衰減不夠的話，穩(wěn)態(tài)反饋不穩(wěn);高頻開關(guān)噪聲衰減過大的話，動態(tài)響應(yīng)較慢。雖然互相矛盾，但是對電壓誤差運(yùn)算放大器的基本設(shè)計原則仍是“低頻增益要高，高頻增益要低”。③對整個閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行校正，使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
開關(guān)電源PWM的五種反饋控制模式
一般來講，正激型開關(guān)電源主電路可用圖1所示的降壓斬波器簡化表示,Ug表示控制電路的PWM輸出驅(qū)動信號。根據(jù)選用不同的PWM反饋控制模式，電路中的輸入電壓Uin、輸出電壓Uout、開關(guān)器件電流(由b點引出)、電感電流(由c點引出或d點引出)均可作為取樣控制信號。輸出電壓Uout在作為控制取樣信號時，通常經(jīng)過圖2所示的電路進(jìn)行處理，得到電壓信號Ue，Ue再經(jīng)處理或直接送入PWM 控制器。圖2中電壓運(yùn)算放大器(e/a)的作用有三：①將輸出電壓與給定電壓Uref的差值進(jìn)行放大及反饋，保證穩(wěn)態(tài)時的穩(wěn)壓精度。該運(yùn)放的直流放大增益理論上為無窮大，實際上為運(yùn)放的開環(huán)放大增益。②將開關(guān)電源主電路輸出端的附帶有較寬頻帶開關(guān)噪聲成分的直流電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ǚ档谋容^“干凈”的直流反饋控制信號(Ue)即保留直流低頻成分 ，衰減交流高頻成分。因為開關(guān)噪聲的頻率較高，幅值較大，高頻開關(guān)噪聲衰減不夠的話，穩(wěn)態(tài)反饋不穩(wěn);高頻開關(guān)噪聲衰減過大的話，動態(tài)響應(yīng)較慢。雖然互相矛盾，但是對電壓誤差運(yùn)算放大器的基本設(shè)計原則仍是“低頻增益要高，高頻增益要低”。③對整個閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行校正，使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
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