一種24V電源電流型PWM控制器設計

引言

電壓型PWM是指控制器按反饋電壓來(lái)調節輸出脈寬，而電流型PWM是指控制器按反饋電流來(lái)調節輸出脈寬。電流型PWM是在脈寬比較器的輸入端，直接用流過(guò)輸出電感線(xiàn)圈電流的信號與誤差放大器輸出信號進(jìn)行比較，從而調節占空比，使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結構上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統，因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的電壓調整率、負載調整率和瞬態(tài)響應特性都有提高，是目前比較理想的新型PWM控制器。

1 雙環(huán)電流型PWM控制器工作原理

雙環(huán)24V電源電流型脈寬調制(PWM)控制器是在普通電壓反饋PWM控制環(huán)內部增加了電流反饋的控制環(huán)節，因而除了包含電壓型PWM控制器的功能外，還能檢測開(kāi)關(guān)電流或電感電流，實(shí)現電壓電流的雙環(huán)控制。雙環(huán)電流型PWM控制器電路原理如圖1所示。

從圖1可以看出，24V電源電流型控制器有兩個(gè)控制閉合環(huán)路：一個(gè)是輸出電壓反饋誤差放大器A，用于與基準電壓比較后產(chǎn)生誤差電壓;另一個(gè)是變壓器初級(電感)中電流在Rs上產(chǎn)生的電壓與誤差電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生調制脈沖的脈寬，使得誤差信號對峰值電感電流起著(zhù)實(shí)際控制作用。

系統工作過(guò)程如下：假定輸入電壓下降，整流后的直流電壓下降，經(jīng)電感延遲使輸出電壓下降，經(jīng)誤差放大器延遲，Vea上升，占空比變化，從而維持輸出電壓不變，在電流環(huán)中電感的峰值電流也隨輸入電壓下降，電感電流的斜率di/dt下降，導致斜坡電壓推遲到達Vea，使PWM占空比加大，起到調整輸出電壓的作用。由于既對電壓又對電流起控制作用，所以控制效果較好在實(shí)際中得到廣泛應用。

2 雙環(huán)電流型PWM控制器的特點(diǎn)

a)由于輸入電壓Vi的變化立即反映為電感電流的變化，不經(jīng)過(guò)誤差放大器就能在比較器中改變輸出脈沖寬度(電流控制環(huán))，因而使得系統的電壓調整率非常好，可達到0.01%/V，能夠與線(xiàn)性移壓器相比。

b)由于24V電源雙環(huán)控制系統內在的快速響應和高穩定性，反饋回路的增益較高，不會(huì )造成穩定性與增益的矛盾，使輸出電壓有很高的精度。

c)由于Rs上感應出峰值電感電流，只要Rs上電平達到1V，PWM控制器就立即關(guān)閉，形成逐個(gè)脈沖限流電路，使得在任何輸入電壓和負載瞬態(tài)變化時(shí)，功率開(kāi)關(guān)管的峰值電流被控制在一定范圍內，在過(guò)載和短路時(shí)對主開(kāi)關(guān)管起到有效保護。

d)誤差放大器用于控制，由于負載變化造成的輸出電壓變化，使得當負載減小時(shí)電壓升高的幅度大大減小，明顯改善了負載調整率。

e)由于系統的內環(huán)是一個(gè)良好的受控電流放大器，所以把電流取樣信號轉變成的電壓信號和一個(gè)公共電壓誤差放大器的輸出信號相比較，就可以實(shí)現并聯(lián)均流，因而系統并聯(lián)較易實(shí)現。

3 雙環(huán)電流型PWM控制器功率因數校正

正是基于以上特點(diǎn)，電流型PWM控制器在實(shí)際應用中被越來(lái)越廣泛地采用。對它采用功率因數校正技術(shù)，可以有效地減少高次諧波對電網(wǎng)的干擾，減小功耗，具有較大的實(shí)際意義。

3.1 功率因數校正方法

功率因數校正主要有兩種方法：一種是將電網(wǎng)上公用負載端并接一個(gè)專(zhuān)用的功率變換器，對無(wú)功和諧波進(jìn)行補償;另一種是將負載的整流電路與濾波電容之間增加一個(gè)功率變換電路，將輸入電流校正成與電網(wǎng)電壓相近的正弦波。實(shí)現功率因數校正在CCM和DCM下可采用乘法器和電壓跟隨器實(shí)現，框圖如圖2所示。