DC-DC电源开关稳压器中应用于PWM信号形成的电压和工作电流状态控制

发布时间:2020-04-26 11:43:31     浏览:2174

电源开关式DC-DC电压转换器有两个构成部分:控制器和电功率级。电功率级带有电子开关,并将输入电压转换成为所需的输出电压。控制器监测电源开关操作方法,以控制输出电压。这两个构成部分借助信息反馈控制回路相互连接,将实际输入电压与所需输出电压相对比较,能够得到误差值电压。

控制器是开关电源稳定性和精确度的核心,大部分大多数设计构思都应用脉冲宽度调制(PWM)技术应用实现控制。形成PWM信号有两个具体步骤:电压状态控制和工作电流状态控制。电压状态控制法首先出现,但有缺点与不足,如对电机负载发生变化反应慢、控制回路增益值随输入电压发生变化,这迫使技术工程师们开发设计出一种代替方法——工作电流状态法。

电压状态控制

产品设计师设计构思开关电源时既能够 选用分立元件实现搭建,还可以应用独立性控制器和电功率元器件或应用将这两元器件统一到单独的芯片中的开关电源来搭建。

但不管选用哪种设计构思技术应用,大部分都要选用固定工作频率PWM技术应用来实现电压控制。在电压状态控制型稳压器中,借助将控制电压(VC)提升到电压比较器一个输入,随后将由时种形成的固定工作频率锯齿状电压(Vramp,或“PWMramp”)提升到电压比较器的另一个输入来形成PWM信号。

PWM信号的占空比与控制电压正相关,并取决于电子开关的通断时间段的百分比,所以调转过来计算也取决于输出电压,控制电压来源于实际输出电压和所需要输出电压之差。

工作电流状态控制

在上世纪80年代初期,技术工程师们为电源开关电压稳压器科研开发一种代替技术应用,战胜了电压状态控制法的欠缺。将之称为工作电流状态控制,这类技术应用来源于PWM斜坡,借助提升第二个控制回路来保证电感器工作电流信息反馈。这类信息反馈信号由两个部分组合而成:AC纹波工作电流和DC工作电流或电感工作电流的均值。该信息反馈信号的放大结构类型被传送到PWM电压比较器的一个输入,而误差值电压则构成其另一个输入。与电压状态控制措施一样,系统时钟取决于PWM信号工作频率。

电流形式操纵化解工作电压形式操纵反应慢的难题,因为电感器电流伴随着输入和输出电压差所取决的斜率而增强,从而为此能立刻反应配电线路或载荷工作电压转变。另一个竞争优势是,电流形式控制法解决了工作电压形式控制法中输入工作电压缺陷造成的控制回路增益值差异性。

与此同时,因为在电流形式控制回路中,误差值电压比较器操纵输出电流而不是工作电压,为此输出电感器对电源电路反应的干扰便会降至最低,且更加容易进行弥补。相比较工作电压形式操纵元器件,这类电源电路也具较高的增益值带宽。

电源模块

工作电压形式起死回生

工作电压形式操纵稳压器并都没有消退。之所以会如此,是由于这些元器件很早以前各代企业产品的缺陷早已根据应用领域一种称为工作电压前馈控制的技术应用解决了。

工作电压前馈控制是根据调整工作电压与输入工作电压成正比的PWM斜坡波形的斜率来建立的。如此给出了一种相同的调整型占空比调制,且独立性于信息反馈控制回路。

这类技术应用改进了对配电线路和载荷瞬变的电源电路反应,与此同时解决了对普遍存在输入滤波器的敏感度。工作电压前馈控制与此同时平稳了控制回路增益值,以便其不会再随输入工作电压转变。稍有缺陷的是,某种意义上提升了电源电路多元性,因为必须要一个传感器测试输入工作电压。

技术应用的选择

大部分所有的电源开关稳压器均选用PWM控制技术来建立电子开关。PWM信号既能够 从与运作在时钟频率下的锯齿波形紧密结合的操纵工作电压形成,还可以根据提升第二个控制回路将电流操纵形式的电感电流馈回的方式来形成。根据选用象用以工作电压操纵设计的工作电压前馈控制和用以电流形式设备的斜率弥补之类技术应用,现代化元器件早已充分克服了原来设计的主要不足。

针对给出的输出是高电流或较高电压,必须要在指定频率具有最快的动态性反应,输入工作电压转变受到限制,及其元器件成本费用和数目必须要降至最低的应用领域,强烈推荐应用领域电流形式操纵元器件。

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