電壓模式的開關(guān)電源系統(tǒng)向電流模式轉(zhuǎn)變資料下載

通常在討論這兩種工作模式的時(shí)候，所指的是理想的電壓模式和電流模式。然而，在實(shí)際的應(yīng)用中，電壓模式的開關(guān)電源系統(tǒng)，即系統(tǒng)反饋環(huán)中沒(méi)有引入電流取樣信號(hào)，但也會(huì)采用其它的方式引入一定程度的電流反饋，電壓模式向電流模式轉(zhuǎn)變，從而提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響。 1、電壓模式輸出電容ESR取樣形成平均電流模式 理想的電壓模式在一定的反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)下，很難在整個(gè)電壓輸入范圍和輸出負(fù)載變化范圍內(nèi)都能穩(wěn)定的工作。輸出負(fù)載變化可以通過(guò)加大輸出電容同時(shí)使用ESR值大的電容來(lái)優(yōu)化其動(dòng)特性，盡管這樣做導(dǎo)致系統(tǒng)的成本和體積增加，同時(shí)增大輸出的電壓紋波。 通常，從直觀上理解，輸出電容ESR和輸出電容形成一個(gè)零點(diǎn)，對(duì)于電流模式，這個(gè)零點(diǎn)不是必需的，因?yàn)殡娏髂Ｊ绞菃坞A的系統(tǒng)，而且這個(gè)零點(diǎn)導(dǎo)致高頻的增益增加，系統(tǒng)容易受到高頻噪聲的干擾。所以電流模式或者使用ESR極低的陶瓷電容，使ESR零點(diǎn)提升到更高的頻率，就不會(huì)對(duì)反饋系統(tǒng)產(chǎn)生作用，或者再加入一個(gè)極點(diǎn)以抵消零點(diǎn)在高頻段的作用，加入極點(diǎn)的方法就是在ITH(Vc)管腳并一個(gè)對(duì)地的電容。 圖1：輸出電容ESR 電壓模式是LC形成的二階系統(tǒng)，這個(gè)零點(diǎn)的引入可以一定的程度上抵消LC雙極點(diǎn)的一個(gè)極點(diǎn)，使其向單階系統(tǒng)轉(zhuǎn)化。ESR越大，作用越明顯。因此電壓模式輸出電壓通常使用ESR大的電容。 另一方面，注意到，輸出電壓為： Vo=Vco ESR*DIL DIL=a*Io Vco為輸出電容的容抗上的電壓，DIL為電感的紋波電流，a為電流紋波系數(shù)，一般取0.2-0.4。 輸出電壓的小信號(hào)值為： DVo=VDco D(ESR*a*Io) 若ESR小，式中后面的一項(xiàng)基本可以忽略；但是，由于電壓模式通常使用ESR值較大的輸出電容，這樣ESR就不可以忽略，由于ESR的作用，相當(dāng)于在輸入電壓的反饋信號(hào)中引入了一定程度的電流模式，電流模式反饋量為：D(ESR*a*Io)。 輸出電容的ESR將采樣的電流信號(hào)送到電壓誤差放大器的輸入端，和輸出電壓信號(hào)加在一起，經(jīng)過(guò)電壓誤差放大器放大，再送到PWM比較器，其工作的原理相當(dāng)于平均電流反饋。在電壓模式中，使用ESR大的輸出電容，相當(dāng)于引入一定程度的平均電流模式，從而增加系統(tǒng)對(duì)輸出負(fù)載變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2、電壓模式中輸入電壓前饋引入電流模式 對(duì)于輸入電壓的變化，目前通常采用輸入電壓前饋技術(shù)，來(lái)提高系統(tǒng)對(duì)輸入電壓變化的響應(yīng)。電壓模式中，內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生鋸齒波的斜率固定為k，圖2中的虛線所示。在沒(méi)有電壓前饋時(shí)，產(chǎn)生的占空比為D*Ts，則有以下公式： Vc=k*D*Ts 輸入電壓前饋就是在內(nèi)部鋸齒波上加入隨輸入電壓變化的斜坡，或者從Vc信號(hào)減去此斜坡。若采用輸入電壓前饋加在內(nèi)部鋸齒波上的方式，若外加的前饋電壓斜坡的斜率為ks，內(nèi)部鋸齒波和外加斜坡之和為：k ks。 前饋前壓的斜率隨輸入電壓增加而增大，ks正比于Vin，即：ks正比于kVin*Vin，所以此時(shí)的占空比為： D1=Vc/(k ks)*Ts=Vc/(k kVin*Vin)*Ts 占空比隨輸入電壓的增加立刻而減少，圖2中的實(shí)線所示，系統(tǒng)提前對(duì)輸入電壓變化做出相應(yīng)的響應(yīng)。 圖2：電壓模式加入輸入電壓前前饋 若不考慮效率，由功率平衡可以得到：Vin*Iin=Vo*Io，所以有： ks=kVin*Vo*Io/Iin 從上式可以看到，所加的輸入電壓前饋信號(hào)也就是輸入的電流信號(hào)。事實(shí)上可以這樣理解：輸入電壓前饋技術(shù)也就是在理想的電壓模式中，疊加一定的電流反饋，以形成一定的電流反饋，從而增加系統(tǒng)對(duì)輸入電壓變化的響應(yīng)。? (mbbeetchina)