高頻開(kāi)關(guān)電源的電流峰值控制

　　假設Buck PWM轉換器工作在電流連續模式。則圖1（b）所示即為峰值電流型PWM控制系統的工作波形圖。開(kāi)關(guān)電流iv的峰值與電感電流iL的峰值相同。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的開(kāi)始，由時(shí)鐘脈沖信號CLK通過(guò)觸發(fā)器去驅動(dòng)開(kāi)關(guān)管V的導通，當電流iv的檢測信號峰值達到電流給定值Ue（即外環(huán)電壓調節器的輸出）時(shí)，觸發(fā)器翻轉，開(kāi)關(guān)管V關(guān)斷。因此只要系統中的電流稍有轉換時(shí)，占空比Du就可以快速地產(chǎn)生調節作用，使輸出電壓U。接近于給定值Ur。

　　圖1 Buck PWM轉換器峰值電流型控制系統原理

　　峰值電流型PWM控制的優(yōu)點(diǎn)是：消除了輸出濾波電感在系統傳遞函數中產(chǎn)生的極點(diǎn)，使系統傳遞函數由二階降為一階，解決了系統有條件的環(huán)路穩定性問(wèn)題：具有良好的線(xiàn)性調整率和快的動(dòng)態(tài)響應；固有的逐個(gè)開(kāi)關(guān)周期的峰值電流限制，簡(jiǎn)化了過(guò)載保護和短路保護；多個(gè)電源模塊并聯(lián)時(shí)容易實(shí)現均流。其缺點(diǎn)是：不能準確地控制電感的平均電流，回路的增益對市電電網(wǎng)電壓變化敏感，開(kāi)關(guān)噪聲容易造成開(kāi)關(guān)管的誤動(dòng)作（即抗干擾性差）等。更為重要的是，對于最常用的PWM調制方式，當占空比D>0．5時(shí)，電流環(huán)不能穩定，并導致開(kāi)關(guān)頻率降低，電流、電壓的紋波增大。這時(shí)需要外加周期性的斜坡函數來(lái)補償，以使系統穩定如圖2所示。在電流調節器的輸人端，外加一個(gè)補償鋸齒波ux與給定電流Uc合成一個(gè)斜率為Mc的斜坡函數（倒鋸齒波）u′c。

　　u′c＝Uc-ux
　　然后iV或iL與u′c比較后，產(chǎn)生寬度為Du的脈沖如圖2（b）所示。

　　峰值電流型脈寬調制的穩定性分析如下：

　　圖2 加斜坡補償的脈寬調制器

　　參考圖1，假設電感電流iL是連續的，在穩定時(shí)，在開(kāi)關(guān)管V的導通期間，iL上升，其變化率diL／dt為

　　在V關(guān)斷期間，電流iL下降，其變化率為

　　占空比D，與電流變化率的關(guān)系為

　　以輸入電壓的擾動(dòng)（ui減?。槔?，來(lái)分析系統的響應過(guò)程（為了使分析簡(jiǎn)化，假設此時(shí)Uo還未來(lái)得及變化）：
　　
　　Ui＝Ui—△u

　　由式（9－1）和式（9－2），ui減小使電流的變化率由M1，變化到m1，

　　mL＝Ml＋△m1M1

　　式中 △m1——電流變化率改變前后的差值。

　　m2＝M2
　　d＝Du-△d