多相buck变换器峰值电流模控制的补偿
多相buck变换器峰值电流模控制的补偿
多相buck变换器峰值电流模控制的补偿多相buck变换器峰值电流模控制的补偿1. 引言多相buck变换器广泛应用于直流-直流（DC-DC）变换器、电源管理和电动汽车等领域。
在这些应用中，稳定的输出电压和电流是至关重要的。
然而，由于电感和电容元件的存在，buck变换器的输出电流会出现峰值，并且可能会引发电路振荡和不稳定性问题。
为了解决这一问题，峰值电流模控制可以用于提供稳定的输出电流并改善系统性能。
2. 多相buck变换器峰值电流模控制的基本原理多相buck变换器通常由多个互相耦合的单相buck变换器组成。
在传统的多相控制中，每个相都独立地控制自己的电感电流。
然而，当相数增加时，每个相的电流波形可能会出现不均衡，导致总体输出电流的不稳定性。
峰值电流模控制通过改变每个相的工作周期来实现电流的动态平衡。
3. 多相buck变换器峰值电流模控制的补偿机制为了提高电流波形的稳定性，多相buck变换器通常采用峰值电流模控制的补偿机制。
补偿机制通过调整每个相的电流波形，以消除不均衡性，并使得总体输出电流更加稳定。
常见的补偿方法包括：增加相数、调整相位关系、使用交叉连线和电流预测等。
1) 增加相数：增加相数可以减小每个相的电流波动幅度，从而提高电流波形的稳定性。
然而，相数增多也会带来成本和布局上的挑战。
2) 调整相位关系：通过调整每个相的相位关系可以实现电流的动态平衡。
通过相移控制，可以在不同相之间平衡负载，减小电流峰值，并改善系统的效率和稳定性。
3) 使用交叉连线：交叉连线是一种有效的补偿方法，通过将相邻相连接在一起，形成环路，从而实现电流波动的互相抵消。
这种方法可以显著提高系统的稳定性和电流波形的平衡性。
4) 电流预测：电流预测是一种先进的补偿方法，通过对电感电流进行实时监测和预测，从而根据需要调整每个相的开关动作。
这种方法可以实现更精确的电流控制，并提高系统的响应速度和稳定性。
4. 多相buck变换器峰值电流模控制的应用案例多相buck变换器峰值电流模控制已广泛应用于电源管理、电动汽车和可再生能源等领域。
峰值电流模式控制总结(完整版)
峰值电流模式控制总结PWM (Peak Current-mode Control PWM)峰值电流模式控制简称电流模式控制。
它的概念在60年代后期来源于具有原边电流保护功能的单端自激式反激开关电源。
在70年代后期才从学术上作深入地建模研究。
直至80年代初期，第一批电流模式控制PWM集成电路（UC3842、UC3846）的出现使得电流模式控制迅速推广应用，主要用于单端及推挽电路。
近年来，由于大占空比时所必需的同步不失真斜坡补偿技术实现上的难度及抗噪声性能差，电流模式控制面临着改善性能后的电压模式控制的挑战。
如图1所示，误差电压信号 Ue 送至PWM比较器后，并不是象电压模式那样与振荡电路产生的固定三角波状电压斜坡比较，而是与一个变化的其比较，然后得到峰值代表输出电感电流峰值的三角状波形或梯形尖角状合成波形信号UΣPWM脉冲关断时刻。
因此(峰值)电流模式控制不是用电压误差信号直接控制PWM脉冲宽度，而是直接控制峰值输出侧的电感电流大小，然后间接地控制PWM脉冲宽度。
图1采用斜坡补偿的BUCK电流型控制1. 峰值电流模式控制PWM的优点:①暂态闭环响应较快，对输入电压的变化和输出负载的变化的瞬态响应均快；峰值电流模式控制PWM是双闭环控制系统，电压外环控制电流内环。
电流内环是瞬时快速按照逐个脉冲工作的。
功率级是由电流内环控制的电流源，而电压外环控制此功率级电流源。
在该双环控制中，电流内环只负责输出电感的动态变化，因而电压外环仅需控制输出电容，不必控制LC储能电路。
由于这些，峰值电流模式控制PWM具有比起电压模式控制大得多的带宽。
②虽然电源的L－C滤波电路为二阶电路，但增加了电流内环控制后，只有当误差电压发生变化时，才会导致电感电流发生变化。
即误差电压决定电感电流上升的程度，进而决定功率开关的占空比。
因此，可看作是一个电流源，电感电流与负载电流之间有了一定的约束关系，使电感电流不再是独立变量，整个反馈电路变成了一阶电路，由于反馈信号电路与电压型相比，减少了一阶，因此误差放大器的控制环补偿网络得以简化，稳定度得以提高并且改善了频响，具有更大的增益带宽乘积。
峰值电流模控制中的斜坡补偿技术
图 ４ ｎ 阶线性斜坡产生原理图 Ｆｉｇ ４ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｄｉａｇｒａｍ ｆｏｒ Ｎ Ｒａｎｋ Ｌｉｎｅａｒ Ｓｌｏｐｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
空比的增大， 斜率补偿信号的幅度也会增大， 图 ５ 三阶线性斜坡
Ｆｉｇ ５ ３ Ｒａｎｋ Ｌｉｎｅａｒ Ｓｌｏｐｅ
109-3
时序图可以看到，斜坡的产生与外部时钟 同步，并随其改变[3] [4]。 3． 5 非线性斜坡产生电路 以上的几种斜坡均是由振荡器先产生 一个三角锯齿波，然后再经过电路处理而 得出补偿信号。这样所波由功率管的控制信号产生，并且其 与经过电路网络处理后的电感电流做比较
图3 线性斜坡产生电路 Fig 3 the Linear Slope Generator Circuit
109-2
坡信号加在三个晶体管的基极，随着斜坡幅 值的增加，Q1、Q2、Q3、依次导通，从而形 成三阶线性斜波（如图 ５ 所示）ｉｓｌｏｐｅ [3]。 ３．３ 带箝位的斜坡补偿电路 加斜率补偿后随着占空比的增大，实际 的电感电流峰值被降低了。这是因为随着占 从而导致峰值电流门限在主开关导通的后期 显著下降。当占空比达到 90％时，补偿信号 将电感峰值电流减小了 30％。解决途径之一 便是当发生斜坡补偿时提高控制门限电平。 但是仅仅提高门限并不是个可靠的办法，一 是误差放大器输出的控制信号会经过一个 RC 滤波网络再反馈到 PWM 比较器中，该 滤波网络的时常数一般都很大，那么门限控 制电平将无法跟上补偿斜坡的快速变化。二 是单纯的提高门限则会将斜坡补偿化为乌 有。但是，若在斜坡部分加一个箝位电路， 该箝位电路的箝位电压可以根据斜坡信号的幅度加以调 节， 进而保证在大占空比下电感峰值电流实质上不变 （如 图 6 示） 。 并且斜坡补偿信号的引入使得箝位电路的箝位 阈值随着斜坡补偿信号幅度的增减而增减，最后将其经 过处理的斜坡补偿信号箝位在 V1 和 V2 上经 ERR4 输出。 3． 4 可外同步的斜坡补偿电路 以上的斜坡产生电路均是内同步的，但在有些通信 系统应用中，系统同步是很重要的，整个系统需要在统 一的时钟下同步运行，因此需要斜坡补偿部分随外部电 路时钟进行变化。如图 7 所示可外同步的斜坡补偿电路 框图。下面介绍一下该电路中的各模块功能： 时钟检测及脉冲触发电路：检测到有时钟输入时， 将计数器预置一个数，并在每个周期内产生一个脉冲。 窗口比较器： 限定三角波的峰值在 Vref1<V<Vref2 之间。 电容 C1 ：在 φ A 控制下充放电产生三角波。 计数器：外部时钟变化或三角波峰值电压 V 不在 Vref1 和 Vref2 时，触发其进行计数。当 V 低于 Vref1 时上计数，每 计一个数则打开一个电流源， 加大对 C1 的充电电流以提高 斜坡峰值； 当 V 高于 Vref2 时， 在外时钟同步下进行下计数， 每减一个数则关闭一个电流源，降低下一个时钟周期的三角波峰值；当 Vref1<V<Vref2 时，逻辑控制模块将计 数时钟屏蔽，则打开固定的电流源，此时斜坡峰值将不再变化。其整个工作过程的大概波形如图 8 所示。由
峰值电流控制环路补偿
峰值电流控制环路补偿
你有没有遇到过电流过大，设备崩溃的情况？比如你在调试一个小电路，明明设置了一切都挺好，但就是电流一上来，电路就出现问题，可能直接把保险丝烧掉或者控制系统死机。
那种时候你会想，怎么会这么巧，难道真的是运气不好？其实，这背后的原因其实挺简单的，就是你没做好“峰值电流控制”。
有次我跟朋友一起修一个比较老旧的电子设备，调试到一半，突然电流暴增，整个系统瞬间死机。
我们本来以为是电源有问题，但深入一看，原来是峰值电流的控制没有做得好。
你想啊，峰值电流其实就像是水管中的水流量，一旦超过了管道承受的极限，水管就会爆掉，电路也不例外。
我们这时候就想，问题出在控制环路补偿上。
简单来说，补偿就是帮助电流在极限情况下能够平稳一点，不至于瞬间“爆发”。
我们其实做了一个简单的调试：先是将电流控制环路的响应时间调慢一点，让电流上升的速度不要太快。
这个方法听起来很简单，但在调试过程中，我们其实花了不少功夫。
每调一次，就得通过示波器去观察电流波形，确保它不会在某个瞬间蹦出一个峰值，突破设定的安全值。
就这么折腾了好一阵子，终于把那个电流的“脾气”驯服了，不再暴躁。
通过这次的调试，我才真正体会到，控制环路补偿的关键就是要让电流变化更加平稳，避免那种突然爆发的峰值。
如果你调节不当，峰值电流一时不察，电路的稳定性就很难保证。
所以，补偿环路的设计虽然看起来没啥大不了，但它实际上能决定你电路的“命运”。
就像是人一样，能量爆发很强大，但如果不能控制好，反而会摧毁一切。
多相buck变换器峰值电流模控制的补偿
多相buck变换器峰值电流模控制的补偿在电力电子领域，多相buck变换器峰值电流模控制的补偿是一个重要且复杂的主题。
它涉及到多相电力转换器的控制策略以及补偿设计，对于提高电力转换效率和稳定性至关重要。
本文将围绕这一主题展开深入探讨，从基本原理到实际应用进行全面评估，以期帮助读者更深入地理解和应用于实际工程中。
1. 多相buck变换器峰值电流模控制的基本原理在深入讨论多相buck变换器峰值电流模控制的补偿之前，首先需要了解其基本原理。
多相buck变换器是一种常见的降压转换器拓扑，在实际电力转换系统中得到了广泛的应用。
峰值电流模控制是一种流行的控制策略，通过调节占空比来实现输出电流的调节和保护。
在多相buck变换器中，采用多相输出和相间交错控制，可以有效分担系统的电流和功率，提高系统的稳定性和效率。
2. 补偿设计的挑战与需求多相buck变换器峰值电流模控制的补偿设计面临着诸多挑战与需求。
电力转换系统在实际工作中存在着非线性、交叉耦合和动态变化等复杂特性，需要进行合理的补偿设计来满足系统的性能要求。
多相buck 变换器的控制策略需要考虑多个相间的协调和匹配，以及在不同工作条件下的动态响应和稳定性。
3. 多相buck变换器峰值电流模控制的补偿策略针对多相buck变换器峰值电流模控制的补偿设计，可以采取多种策略来提高系统的性能和稳定性。
可以采用先进的控制算法如预测控制、自适应控制和模糊控制等，以应对复杂的动态特性和非线性特性。
还可以通过合理的参数设计和补偿网络设计来优化系统的响应速度和抑制系统的振荡和波动。
4. 实际应用与工程案例分析在实际工程中，多相buck变换器峰值电流模控制的补偿设计是一个综合性工程问题，需要综合考虑系统的稳定性、效率和成本等因素。
通过对实际应用与工程案例的分析，可以更好地理解和应用补偿设计的原理和方法，为相关领域的工程师和研究人员提供参考。
5. 个人观点与总结从个人观点来看，多相buck变换器峰值电流模控制的补偿设计是一个复杂而又具有挑战性的工程问题，需要充分考虑系统的动态特性和非线性特性，通过合理的补偿设计来提高系统的性能和稳定性。
峰值电流控制中的斜坡补偿研究
本科毕业设计（论文）峰值电流控制中的斜坡补偿研究***燕山大学2012年 6 月本科毕业设计（论文）峰值电流控制中的斜坡补偿研究学院（系）：***专业：08级应用电子学生姓名：***学号：***指导教师：***答辩日期：2012年6月17日燕山大学毕业设计（论文）任务书摘要摘要相比传统的线性电源，DC-DC开关电源由于具有高效率、高可靠性、体积小等优点，使其成为国内外研究的热点。
电流模式DC-DC开关电源具有响应速度快、稳定性高、内在限流保护等特点在电源管理芯片中得到了广泛的运用。
在这一背景下，本文以Boost变换器为例，设计峰值电流控制的斜坡补偿电路；输入电压48V，输出电压200V。
本文主要研究电流模式DC-DC开关电源中斜坡补偿理论，分析了电感电流扰动导致控制环路产生不稳定的原因，给出抑制这种不稳定因素的处理办法即斜坡补偿方法。
针对此问题提出斜坡补偿设计思想，在此理论基础上完成了相应的斜坡补偿控制电路路设计。
本文中完成了DC-DC开关电源系统的各个单元电路设计与分析，重点分析斜坡补偿控制电路的设计。
最后采用MATLAB软件进行仿真。
通过整体仿真，实现稳定电压，系统具有良好的负载调整特性和快速的稳态恢复时间和优良的电源调整率。
关键词开关电源，峰值电流模式，斜坡补偿AbstractAbstractThe switch power possesses the advantages of high efficiency, high reliability and compact size compared with conventional linear power which becomes a pop research object home and abroad. Due to its characteristics of fast response, good stability, inherent current limiting, current-mode controller has been widely applied in power management circuits. In this background, this paper to Boost converter as an example, the design of peak current control slope compensation circuit; the input voltage 48V, output voltage 200V.This paper mainly studies the current mode switching power supply DC-DC slope compensation in theory, analysis of inductor current disturbance causes the control loop to generate unstable reason given, inhibition of the unstable factors approach that slope compensation method. The slope compensation design, on the basis of the theory to accomplish the corresponding slope compensation control circuit design. This paper completed the DC-DC switching power supply system each unit circuit design and analysis, focusing on the analysis of the slope compensation control circuit design. Finally using the MATLAB software simulation. Through the simulation, to achieve stable voltage, the system has a good load regulation characteristics and rapid steady state recovery time and excellent power adjustment rate.Keywords Switch power supply, peak current mode, slope compensation目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1课题背景 (1)1.2开关电源的发展阶段 (2)1.3开关电源的发展趋势 (4)1.4论文的主要内容和设计目标 (4)1.5本章小结 (5)第2章电流峰值控制 (6)2.1开关电源基础知识 (6)2.2升压型(BOOST)变换器电路 (7)2.2.1工作原理和工作过程 (7)2.2.2稳态波形和主要参数计算 (8)2.3电流峰值控制 (11)2.3.1 电流峰值控制的概念 (13)2.3.2 电流控制的稳定性问题 (15)2.4本章小结 (20)第3章斜坡补偿电路设计 (21)3.1锯齿波补偿稳定电流控制的稳定性分析 (21)3.2常见的几种斜坡产生电路 (25)3.2.1线性斜坡 (25)3.2.2 n阶线性斜坡 (27)3.2.3带箝位的斜坡补偿电路 (31)3.2.4可外同步的斜坡补偿电路 (32)3.2.5非线性斜坡产生电路 (32)3.2.6总结这几种斜坡补偿电路 (33)3.3本章小结 (34)第4章仿真结果 (35)4.1仿真 (35)4.2本章小结 (40)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)附录1 (44)附录2 (47)附录3 (50)附录4 (54)附录5 (60)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景随着电子技术的飞速发展和不断创新，电子电力设备与人们工作和生活的关系日益密切，其性能的优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作，由此也带来了电源管理技术的腾飞。
峰值电流模式的斜波补偿
(2)
式中 M 补偿比例
M 应大于 0. 5 ,一般取 0. 75～1 。
4 UC3846 的斜坡补偿电路设计
针对峰值电流控制芯片 UC3846 ,进行了斜坡
补偿电路设计 。主电路拓扑采用双管正激电路 。
4. 1 UC3846 的斜坡补偿选择电路 根据图 1 峰值电流控制的电路图可以看到 , 加
计算步骤 :
(1) 计算电感电流的下降沿 : m 2 = V OU T/ L = 50V/ 40μH = 1. 25A/μs ;
(2) 计算反应到初级的电感电流下降沿 : m′2 = m 2/ N = 1. 25/ 8 = 0. 156A/μs ;
(3) 计算初级测得的下降沿坡度 : V m2 = m′2 · R SENSE = 0. 156 ×0. 4 = 0. 06V/μs;
1 概 述
开关功率电路的电路拓扑分为电流模式控制和 电压模式控制 ,电流模式控制因动态反应快 、补偿电 路简化 、增益带宽大 、输出电感小 、易于均流等优点 而被广泛应用 。电流模式控制又分为峰值电流控制 和平均电流控制 。本文针对峰值电流控制中最重要 的一个问题 ———斜坡补偿[1 ] ,进行了讨论 。斜坡补 偿能增加电路稳定性 、使电感电流平均值不随占空 比变化 ,并减小峰值和平均值的误差 ,斜坡补偿还能 抑制次谐波振荡和振铃电感电流 。文中还讨论了斜 坡补偿的设计方法 ,最后设计了 UC3846 作控制芯 片的双管正激电路中的斜坡补偿电路 。
3
m 1 = 0) ,稳定时必须满足 -
m + m2 m + m1
< 1 ,即补偿
斜率必须满足 m > - 0. 5 m 2 。通常选择补偿坡度
为电感电流下降沿的斜率 m 2 , 这样扰动信号在一
干货三步法：计算BUCK变换器的反馈电阻
干货三步法：计算BUCK变换器的反馈电阻BUCK变换器峰值电流模式的反馈补偿元件为Rc、Cc和Cp，在反馈设计时计算Rc，电源芯片IC的数据表中，经常看到下面的公式：其中，Co：输出电容fc：穿越频率，也就是系统的带宽Gm：电压误差放大器的跨导Gcs：功率级的检测电流跨导Vo：输出电压VFB：电压误差放大器的参考电压图1：峰值电流模式的原理图但是，电源芯片IC的数据表中，通常都没有给出这个公式的推导过程，经常有许多工程师问到这个公式是如何得到的，本文就用三个步骤详细的推导这个公式。
收藏：一图学会计算反馈电阻Rc图2：反馈电阻Rc计算总图1、设定穿越频率fc，在开环传递函数波特图上计算fc的增益A(fc)开环传递函数波特图，标示出了功率级的极点、零点和开环直流增益ADC，如图3所示。
功率级的极点、零点和开环直流增益ADC的推导过程，见文章最后。
图3：开环波特图设定系统的穿越频率fc，确定系统的带宽，先不考虑Cc和Cp的影响，如果设定系统的穿越频率fc，在开环波特图曲线中就可以计算其对应的增益A(fc)。
已知：功率级的极点频率为fp和增益ADC，穿越频率fc点的增益为：注意：fp到fc为-20dB的滚降，fp的频率低，增益大；fc的频率高，增益小，因此，二者频率比值，要反过来，为增益比值的倒数。
图4：系统的穿越频率2、设定反馈电阻Rc的直流增益Rc/Rz=1/A(fc)系统加上反馈补偿网络Rc、Cc和Cp，补偿后的波特图穿过C点，如图5的C点所示，也就是补偿后的波特图的C点频率为fc，增益为1。
为了实现这个目的，开环波特图的fc频率对应的B点以及整个曲线，都向下整体移动【20lgA(fc)】dB，B点就可以移动到C点的位置，就可以实现20KHz的穿越频率。
例如：图5中，fc=20KHz,频率对应的B点的增益为A(20KHz)，开环波特图上，其dB增益为：【20lgA(20KHz)】dB=20dBA(20KHz)=10。
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多相buck变换器峰值电流模控制的补偿
（原创实用版）
目录
一、引言
二、多相 buck 变换器的概述
三、峰值电流控制补偿的必要性
四、峰值电流控制补偿的方法
五、实验结果与分析
六、结论
正文
一、引言
随着电力电子技术的不断发展，多相 buck 变换器在工业生产和科研领域得到了广泛的应用。
多相 buck 变换器具有输出电压调节范围宽、效率高、电流应力小等优点，但其控制策略相对复杂。
峰值电流控制是多相 buck 变换器控制策略中的一种重要方法，但在实际应用中，由于存在非线性、时变性等因素，需要对其进行补偿，以提高系统的稳定性和响应速度。
本文将对多相 buck 变换器峰值电流模控制的补偿方法进行研究，并给出实验结果与分析。
二、多相 buck 变换器的概述
多相 buck 变换器是一种串联开关型降压稳压器，主要由多个开关管、电感、电容和二极管组成。
通过控制开关管的占空比，可以实现输出电压的调节。
与单相 buck 变换器相比，多相 buck 变换器具有更好的输出电压纹波性能和更高的效率。
多相 buck 变换器广泛应用于电力系统、通信系统、工业控制等领域。
三、峰值电流控制补偿的必要性
在多相 buck 变换器中，峰值电流控制是一种重要的控制策略。
通过峰值电流控制，可以实现快速响应和精确调节输出电压。
然而，在实际应用中，由于系统的非线性和时变性，峰值电流控制存在一定的不稳定性和误差。
为了解决这些问题，需要对峰值电流控制进行补偿。
四、峰值电流控制补偿的方法
峰值电流控制补偿的方法主要有以下几种：
1.增量式电流控制：通过增加一个增量环节，实现对峰值电流的补偿。
增量环节可以通过电阻或电容实现。
2.积分式电流控制：通过积分环节，实现对峰值电流的补偿。
积分环节可以通过电容或电感实现。
3.反馈式电流控制：通过将输出电压或电流反馈到控制端，实现对峰值电流的补偿。
反馈环节可以通过电阻或电容实现。
五、实验结果与分析
为了验证峰值电流控制补偿方法的有效性，进行了实验研究。
实验结果表明，采用增量式电流控制、积分式电流控制和反馈式电流控制补偿方法，多相 buck 变换器的输出电压波动得到了有效抑制，系统稳定性和响应速度得到了提高。
六、结论
本文对多相 buck 变换器峰值电流模控制的补偿方法进行了研究，并通过实验验证了其有效性。
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