开关电源的控制策略-峰值电流型控制技术的原理(pdf版,免费下载)
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峰比较，然后得到PWM 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UΣ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。
第三节 开关电源电压型控制和电流型控制基本原理
电压型控制的优点
• 1。单环控制，易于设计和分析； • 2。噪声裕量大； • 3。多路输出时，交叉调节性能好。
负载
0
x
PWM比较器 + C1 z=xy
R3
PI调节器
X为误差信号
+
Vref
将前面各个环节的传递函数代入上述控制系统，并进行 归一化后可以得到博德图。从博德图可知，电压模式控 制的开关电源，其稳定性和动态特性之间的矛盾比较突 出。（参阅教材和参考书得到此问题的详尽解释）
电压型控制的过电流保护形式 及其常用控制芯片
一、电压控制模式和电流控制模式
开关电源的控制模式分为：电压控制模式（Voltage Mode Control)和电流控制模式(Current Mode Control)两种。 电压控制模式：仅有一个输出电压反馈控制环。 电流控制模式：输出电压反馈控制外环和电流控制内环。 电流控制模式分类：峰值电流、滞环电流和平均电流控 制模式三种。
t=0
Qs =
π ( M1 − M 2 + 2M c )
2( M 1 + M 2 )
, 通过合理选择 M c，就可以使 Qs > 0,
MC − M2 n ] e0 从而保证系统的稳定。 此时误差en = [ M C + M1
峰值电流控制的优缺点及其 集成电路芯片
优点：（1）系统得稳定性增强，响应速度快（能够直接将干
电流控制模式原理
电流控制模式原理
电流控制模式(CurrentModeControl)又称电流型控制，是一种常用的电源开关控制方式，主要用于开关电源中的稳压控制和输出电流限制。
与传统的电压控制模式( Voltage Mode Control )不同，电流控制模式的控制对象是电感或电容的电流，而不是输出电压。
其原理是通过对电感或电容的电流进行快速反馈调整，从而控制开关管的导通和断开，实现对输出电流的精准控制。
电流控制模式有多种实现方式，其中比较常见的是平均电流控制( Average Current Control )和峰值电流控制( Peak Current Control )。
平均电流控制是通过对电感或电容的平均电流进行反馈控制，实现对输出电流的控制；峰值电流控制则是通过对电感或电容的峰值电流进行反馈控制，实现对输出电流的控制。
两种方式各有优缺点，需要根据具体情况进行选择。
电流控制模式的优点是响应速度快，稳定性好，输出电流波形平稳，对于负载变化响应迅速，可以有效提高系统的动态响应能力。
同时，电流控制模式能够实现电感或电容的电流保护，避免输出电流过载或瞬间过大对系统带来的损害。
因此，在高精度稳压和大功率开关电源中，电流控制模式被广泛应用。
总之，电流控制模式是一种高效、稳定、可靠的开关电源控制方式，具有广泛的应用前景。
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开关电源原理及各功能电路详解
开关电源原理及各功能电路详解一、 开关电源的电路组成[/b]：：开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM 控制器电路、输出整流滤波电路组成。
辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
开关电源的电路组成方框图如下：二、 输入电路的原理及常见电路[/b]：：1、AC输入整流滤波电路原理：① 防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。
当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。
② 输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。
因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。
③ 整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。
若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、 DC 输入滤波电路原理：① 输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。
C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。
② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。
在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。
当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。
如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。
pfc 峰值电流控制
pfc峰值电流控制
PFC峰值电流控制是一种功率因数校正（PFC）电路中的控制策略，其工作原理是：在电感电流达到电流基准之前，开关一直处于导通的状态；电流基准是由全波整流电压的采样值与电压环误差放大器的输出乘积决定的。
当电感电流达到电流基准后，经比较器输出一关断信号，使开关管截止；之后由定频时钟再次开通开关，如此进行周期性变化。
电感电流的峰值包络线跟踪整流电压Vdc的波形，使输入电流与输入电压同相位，并接近正弦波。
PFC峰值电流控制的优点是实现容易，但缺点是当交流电网电压从零变化到峰值时，其占空比由最大值（通常为95%）变化到最小值（峰值电网电压附近）。
在占空比>50%时，电流环会产生次谐波振荡现象，这种现象常出现在恒频PWM DC/DC变换器中，因此，这个电路中也会发生这种现象。
开关电源的基本控制原理
开关电源的基本控制原理一．开关电源的控制结构：一般地，开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。
如果细致划分，它包括：输入滤波、输入整流、开关电路、采样、基准电源、比较放大、震荡器、V/F转换、基极驱动、输出整流、输出滤波电路等。
实际的开关电源还要有保护电路、功率因素校正电路、同步整流驱动电路及其它一些辅助电路等。
下面是一个典型的开关电源原理框图，掌握它对我们理解开关电源有重要意义。
图2-1：开关电源的基本结构框图根据控制类型不同，PM（脉冲调制）电路可能有多种形式。
这里是典型的PFM结构。
二．开关电源的构成原理：（一）输入电路：线性滤波电路、浪涌电流抑制电路、整流电路。
作用：把输入电网交流电源转化为符合要求的开关电源直流输入电源。
1．线性滤波电路：抑制谐波和噪声。
2．浪涌滤波电路：抑制来自电网的浪涌电流。
3．整流电路：把交流变为直流。
有电容输入型、扼流圈输入型两种，开关电源多数为前者。
（二）．变换电路：含开关电路、输出隔离（变压器）电路等，是开关电源电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。
这一级的开关功率管是其核心器件。
1．开关电路驱动方式：自激式、他激式。
变换电路：隔离型、非隔离型、谐振型。
功率器件：最常用的有GTR、MOSFET、IGBT。
调制方式：PWM、PFM、混合型三种。
PWM最常用。
2．变压器输出分无抽头、带抽头。
半波整流、倍流整流时，无须抽头，全波时必须有抽头。
（三）．控制电路：向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。
基准电路：提供电压基准。
如并联型基准LM358、AD589，串联型基准AD581、REF192等。
采样电路：采取输出电压的全部或部分。
比较放大：把采样信号和基准信号比较，产生误差信号，用于控制电源PM电路。
V/F变换：把误差电压信号转换为频率信号。
振荡器：产生高频振荡波。
基极驱动电路：把调制后的振荡信号转换成合适的控制信号，驱动开关管的基极。
(推荐)《开关电源控制》PPT课件
a) uC 单位V
b) iL 单位A
利用状态空间平均模型求得的数值解
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小信号模型
•
xF(x,u,D)
在电路工作点处对方程进行线性化得：
Δ • F x ( x 0 ,u 0 ,D 0 )Δ F x ( x 0 ,u 0 ,D 0 )Δ F u ( x 0 ,u 0 ,D 0 )ΔD
x
u
升压斩波电路
经过状态空间平均及工作点处线性化后，系统的传递函数：
Cs1/R U ILC((ss))L LC C22 ss1R R L LssD 0((11 D D00))22
(1D0)iL0(Cs1/R)UC0
L C2s R Ls(1D0)2
Ui(s)
sLL0i(1D0)UC0 L C2s R Ls(1D0)2
2. 调节器 常用的调节器结构：P、PI、PID等。
G(s) K p G ( s) K p ( s 1)
s G ( s) K p ( i s 1)( d s 1)
is
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系统各环节的传递函数
❖ 比例调节器
G(s) Kp
➢ 控制量与误差同时产生，速度快 ➢ 对不同频率放大倍数相同。容易产生高频
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理想开关模型
+ Ui
S VD
L
C
R
+ Uo
x • A A 1 2x x B B 12u u
t[ti1,ti1Ds)T t[ti1Ds,Tti]
理想开关模型
横坐标：时间(s)
a) uC 单位V
b) iL 单位A
利用理想开关模型求得的数值解
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状态空间平均模型
+ Ui
DiL DUi
开关电源电流控制模式工作原理
开关电源电流控制模式工作原理Switching power supplies are widely used in various electronic devices due to their high efficiency and small size. They work by converting DC power into high-frequency AC power, which is then rectified and filtered to produce the desired output voltage. The output voltage can be adjusted by controlling the duty cycle of the switching converter.开关电源由于其高效率和小尺寸而被广泛应用于各种电子设备。
它们的工作原理是将直流电源转换为高频交流电，然后经过整流和滤波以产生所需的输出电压。
通过控制开关转换器的占空比可以调节输出电压。
One common method of current control in switching power supplies is pulse width modulation (PWM). In PWM, the width of the pulse is varied while the frequency remains constant. By adjusting the duty cycle of the pulse, the average output voltage can be controlled. This allows for precise regulation of the output current.在开关电源中，常见的电流控制方法是脉宽调制（PWM）。
在PWM中，脉冲的宽度被改变，而频率保持不变。
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峰值电流型控制技术的原理
张兴柱 博士 1：峰值电流型控制技术的结构框图：
Vg S T iL D
功率级
L C
Vo R
d
驱动
R f1 HVo Z2 Z1
隔 离
Ri
调制器
Fmห้องสมุดไป่ตู้
R f2
Vc1
补偿器
Ri x i L
Vc
外部斜波
Vref
Vm Ts
Se
2：峰值电流型控制技术的工作原理
假定电源已工作于稳态 (V g , Io , Ta , Vo ) ，且是稳定的，当环境变量 (V g , Io , Ta ) 中的任何 一个发生 变化时，将导致输出电压 (V o ) 跟着变化，如输出电压增加，则经反馈和误差放大后，将使误差放大器 的输出 ( vc1) 减小，从而使开关 S 的导通占空比 (d ) 减小，结果是阻止输出电压的增加。只要环路足够 快、误差放大器的直流增益足够大，输出电压就不会因环境变量的变化而变化，从而达到稳定输出的目 的。 峰值电流型控制技术不同于其它控制技术的是：它的导通占空比由误差放大器的输出电压和电感电 流的峰值共同控制。 由于电感电流的峰值通常与输入电压有关，故这种控制控制具有输入电压的前馈作 用，其电压环更容易补偿。 峰值电流型控制技术是开关电源中应用最早的控制技术，通常用于中小功率的开关电源。这种控制 技术在电源开机过程中，会自动限制开关电流，故可不加软启动电路。
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