CMOS求和比較器在PWM開(kāi)關(guān)電源控制中的應用

1 引　言

　　開(kāi)關(guān)電源體積小、重量輕、變換效率高, 因此廣泛應用于各種電子設備中。它體積小、重量輕、功率因數高，具有較高的工作效率，但結構過(guò)于復雜使它的應用受到一定的限制。下面就這個(gè)問(wèn)題提出一個(gè)可行的解決方法。

2 開(kāi)關(guān)電源電流PWM控制的基本原理

　　電流控制的PWM技術(shù)是一種新穎的控制技術(shù)，1967年由美國B(niǎo)OSE公司提出。該技術(shù)有不同路線(xiàn)方案來(lái)實(shí)現，其共同特點(diǎn)是：利用電感電流的反饋直接去控制功率開(kāi)關(guān)的占空比，以實(shí)現峰值電流對電壓反饋的跟蹤。下面我們就通過(guò)分析利用電流控制的PWM降壓變換器來(lái)了解這一技術(shù)的基本原理。
　　圖1給出了電流控制的PWM降壓變換器的基本組成。

圖1　電流控制的PWM降壓變換器的基本組成
　　從該電路可以看出，反饋電路由兩部分組成：輸出電壓U0經(jīng)采樣電路（未畫(huà)出）得到反饋電壓Uf反饋到誤差放大器的反向端，基準電壓UR加至誤差放大器同向端，構成常規的電壓反饋，即電壓外環(huán)；由電阻RS上檢測得到的電流反饋信號US和誤差放大器的輸出Ue分別加至PWM比較器同向端和反向端，構成了電流內環(huán)。PWM比較器輸出加至觸發(fā)器的R端，時(shí)鐘振蕩器從S端向鎖存器輸出一系列恒定頻率的時(shí)鐘信號。當功率管導通時(shí)，隨著(zhù)電流的增大電流檢測信號US也同時(shí)增大，直到同Ue電壓相等時(shí)PWM比較器輸出高電平,使鎖存器輸出轉為低電平，功率管關(guān)斷。時(shí)鐘振蕩器輸出的穩定時(shí)鐘信號通過(guò)鎖存器控制著(zhù)三極管的通斷。由此可以看出，由于引入了電流反饋，對輸出電壓有前饋調節作用，提高了系統的動(dòng)態(tài)響應，由于電感電流直接跟隨誤差電壓的變化，輸出電壓就可以很容易的得到控制。電流內環(huán)還使開(kāi)關(guān)電源變換器易于實(shí)現并聯(lián)運行，有利于實(shí)現變換器的模塊設計。
　　電流控制PWM技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，如電壓調整率好；回路穩定性好，負載響應快；功耗??；有較好的并聯(lián)能力等等，但同時(shí)它的缺點(diǎn)也是不能忽視的：占空比大于50％時(shí)系統可能出現不穩定性，可能會(huì )產(chǎn)生次諧波振蕩；在電路拓撲結構選擇上也有局限，在升壓型和降壓－升壓型電路中，由于儲能電感不在輸出端，存在峰值電流與平均電流的誤差。針對這種情況，當占空比大于50%時(shí)，一般是采用諧波補償的方法來(lái)克服缺點(diǎn)。但在實(shí)際應用中，由于輸出級的電感L和電容C的存在，當開(kāi)關(guān)電源的負載發(fā)生變化時(shí)，誤差放大器必須調整自己的補償以使自己達到穩定，但實(shí)際電路中大都采用集成PWM控制器件，不可能根據負載的變化及時(shí)對誤差放大器做出調整，系統的自適應能力較差。

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