电流型变换器工作原理和斜坡补偿

　　1引言

　　由于电流型控制较电压型控制方法有许多优点，所以得到了广泛使用，这已是不争的事实。但在恒频峰值电流检测控制方法中还存在如下问题：

　　——占空比大于50%时系统的开环不稳定性;

　　——由于峰值电流而非平均电感电流的原因而产生的系统开环不稳定性;

　　——次谐波振荡;

　　——抗干扰能力差，特别当电感中的纹波电流成分很小时，这种情况更为严重。

　　采用图1所示的在电流波形上加斜坡补偿的方法，可使电流型控制法在占空比大于50%的情况下，使系统稳定工作。实际上，只要电流型变换器采用了斜坡补偿，它的性能能得到很大的改善。

图1采用斜坡补偿的BUCK电流型控制

　　2峰值电流型控制存在的问题

　　下面主要讨论峰值电流型控制存在的问题及利用斜坡补偿克服所存在问题的方法，并给出斜坡补偿的实施方案。

　　2.1开环不稳定性

　　在不考虑外环电压环的情况下，当恒频电流型变换器的占空比大于50%时，就存在内环电流环工作不稳定的问题。然而有些变换器(如双管正激变换器)它本身工作的脉冲占空比就不能大于50%，因此不存在问题。而有些变换器的脉冲占空比不大于50%时，它的输入将会受到许多限制，如果在内环加一个斜坡补偿信号，则变换器可以在任何脉冲占空比情况下正常工作。下面介绍斜坡补偿工作原理。

　　图2表示了由误差电压Ve控制的电流型变换器的波形，通过一个拢动电流△I加至电感电流IL，当占空比<0.5时，从图2(a)所示可以看出这个拢动ΔI将随时间的变化而减小;但当占空比>0.5时，这个拢动将随时间增加而增加，如图2(b)所示。这可用数学表达式表示：

　　ΔI1=-ΔI0(m2/m1)(1)

　　进一步可引入斜率为-m的斜坡信号，如图2(c)所示。这个斜坡电压既可加至电流波形上，也可以从误差电压中减去。有下列方程式成立：

　　ΔI1=-ΔI0(m2+m)/(m1+m)(2)

(a)D<0.5(b)D>0.5(c)D>0.5并加斜坡补偿

图2电流型变换器的开环不稳定性

　　在100%占空比下求解这个方程有：

　　m>(-1/2)/m2(3)

　　为了保证电流环路稳定工作，应使斜坡补偿信号的斜率大于电流波形下降斜率m2的1/2。对图1所示的Buck型变换器，m2等于(VO/L)RS。所以补偿波形的幅度A应按下式计算：

　　A>TRS(VO/L)(4)

　　从而保证变换器的占空比大于50%时变换器能稳定工作。

　　2.2次谐波振荡