峰值电流1
短路峰值电流计算
短路峰值电流计算短路峰值电流是指在电路短路情况下流过电路的最大电流。
在电力系统设计和运行中，准确计算短路峰值电流是重要的，它能够帮助保护装置的选择、设备的尺寸和系统的可靠性评估。
在本文中，我们将探讨如何计算短路峰值电流。
1.了解电路参数在进行短路峰值电流计算之前，我们需要了解电路的参数。
关键参数包括电压等级、短路位置、电阻和电感等。
2.短路位置的确定短路位置的确定是进行短路峰值电流计算的关键一步。
短路位置可以是发生短路的线路段、电缆或设备。
通常，我们需要根据电路的物理布局和设备连接关系来确定短路位置。
3.计算短路电流根据所给的电阻(R)和电感(L)值以及电源电压(U)，我们可以通过以下公式计算短路峰值电流(Isc)：Isc = U / sqrt(R^2 + (2 * pi * f * L)^2)其中，f是电路上的频率。
4.考虑设备参数在计算短路峰值电流时，还需要考虑电源和设备之间的电阻、电感和容抗等参数。
这些参数将影响短路电流的分布和传输。
通常，我们会将这些参数考虑为等效电路模型中的附加参数，并在计算中加以考虑。
5.使用软件进行计算为了更加准确地计算短路峰值电流，我们可以使用专门的电力系统分析软件。
这些软件通常能够模拟复杂的电力系统，并提供准确的短路峰值电流计算结果。
通过输入电路参数和设备信息，软件可以自动计算出短路峰值电流。
总结：短路峰值电流的计算是电力系统设计和运行中的重要环节。
准确计算短路峰值电流有助于选择合适的保护装置、确定设备尺寸和评估系统的可靠性。
通过了解电路参数、确定短路位置、计算短路电流以及考虑设备参数，我们可以得到相对准确的短路峰值电流结果。
同时，使用专业的电力系统分析软件也能够帮助我们更加精确地进行短路峰值电流的计算。
这样，我们可以更好地保护设备，提高电力系统的可靠性。
电感的峰值电流
电感的峰值电流1. 引言电感是电路中常见的元件之一，它具有储存和释放能量的特性。
当电感中的电流发生变化时，会产生反向的电动势，从而抵抗电流的变化。
在电路中，当交流信号通过电感时，会产生一定的峰值电流。
本文将介绍什么是峰值电流、如何计算峰值电流以及影响峰值电流的因素。
2. 峰值电流的定义峰值电流指交流信号通过电感时达到的最大瞬时值。
在正弦波形式的交流信号中，峰值电流通常用符号I peak表示。
它与有效值（RMS）之间存在简单的关系：I peak=√2×I rms。
3. 计算峰值电流要计算交流信号通过一个给定的线圈或线圈组成的线圈时产生的峰值电流，需要了解以下参数：•交变频率：频率用赫兹（Hz）表示，是交变信号每秒钟振荡周期数。
•感应系数：表示线圈对磁场变化敏感程度的参数，用亨利/安培（H/A）表示。
根据这些参数，可以使用下面的公式计算峰值电流：I peak=V peak 2πfL其中，V peak是交流电压的峰值值，f是交变频率，L是电感的感应系数。
4. 影响峰值电流的因素4.1 交变频率交变频率是影响峰值电流大小的一个重要因素。
当交变频率增加时，线圈中产生的磁场变化速度也增加，从而导致峰值电流增大。
反之，当交变频率减小时，磁场变化速度降低，峰值电流减小。
4.2 感应系数感应系数也会对峰值电流产生影响。
当线圈的感应系数增大时，磁场对线圈中的导体产生更强的作用力，从而使得峰值电流增大。
反之，当感应系数减小时，作用力减小，峰值电流也相应减小。
4.3 交流电压交流电压的大小直接影响到通过电感的峰值电流。
当交流电压增大时，峰值电流也随之增大。
反之，当交流电压减小时，峰值电流减小。
4.4 电感的阻抗电感的阻抗也会影响峰值电流的大小。
阻抗是交流信号通过电感时产生的总阻力。
当阻抗增大时，峰值电流减小。
反之，当阻抗减小时，峰值电流增大。
5. 应用举例5.1 变压器变压器是一种常见的应用了多个线圈的装置，它能够通过改变输入线圈和输出线圈之间的匝数比例来实现不同的输入和输出电压。
A4504中文资料
上图是典型的功率器件接口电路以及时序图；
众所周知，当功率管IPM开关工作时，原则上是绝对不能使上下两臂同时导通的。
即使在高下稍有交迭也会潜在威胁功率管和周遍电路，特别是在大电流状态下。
防止这一现象的办法是一只的时候必须确保他的对管已经完全关闭。
在此加入了一段小小的延时，被称之为“死区”。
如何缩是工程师的一项重要的课题。
“开通”IPM延时时间取决于光耦的寄生延时数据又要参照IPM的驱动电路，其中重要的是参大和最小延时时间，上图的LED是输入电压，OUT是输出电压。
大多数设计应用是：当输入为高电打开。
那么根据图上下输入的需要延时的时间至少应该是（tPLHmax-tPHLmin），此数据在手册上大多数情况下，IPM数据手册给定的死区时间是大于光耦所规定的最少要求延时的。
HCPL-4504高速光耦与IPM连接的例图：
设计注意：
1：7脚8脚需要短路连接；
2：IPM功率越大上拉电阻值越小；
3：光耦副边的引线须尽量小于2cm；
1)与DIP-IPM连接原理图：（见DIP-IPM设计手册）
2）与通用IPM连接原理图：
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峰值电流模式
Vm 2 R2 VOSC R1 VRAMP = + R1 + R2 R1 + R2 5.计算斜坡补偿值： 斜坡补偿电压V COMP为：
VCOMP VOSC R1 Vm 2 R2 = =M R1 + R2 R1 + R2 m V R = OSC 1 m2 Vs R 2
确定斜坡补偿比例M和R1.R2阻值
CLK
0
t S
0
t
iR
0
iL
t
iR iS
0
t
t0
t1
t2
图1（b）峰值电流模式控制波形 基本原理 开关的开通由CLK信号控制，CLK信号每隔一定时间 使RSFF置位，Q=1→开关开通→iL上升至给定值iR→比 较器输出信号翻转→RSFF复位,Q=0→开关复位。
峰值电流模式PWM控制电路优点 峰值电流模式 控制电路优点
瞬时峰值电流限流功能。
即内在固有的逐个脉冲限流功能；
自动均流并联功能。 自动均流并联功能。
由于系统的内环是一个良好的受控电流放大器,所 以把电流取样信号转变成的电压信号和一个公共电压 误差放大器的输出信号相比较,就可以实现并联均流, 因而系统并联较易实现。
峰值电流型控制存在的问题
对噪声敏感 开环不稳定性；引入斜坡补偿问题 次谐波振荡 具有尖峰值/平均值误差
峰值电流模式控制电路设计
主要内容： 主要内容： 峰值电流模式控制电路的结构和优点 峰值电流模式控制存在的问题及斜坡补 偿器设计 峰值电流型典型控制芯片
峰值电流模式控制电路的结构
图1（a）峰值电流模式控制电路 (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。
额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流
[电气基础知识]成套设备的额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流及其应用成套设备的额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流及其应用1.定义:额定短时耐受电流（IK）在规定的使用和性能条件下，在规定的短时间内，开关设备和控制设备在合闸位置能够承载的电流的有效值。
额定短时耐受电流的标准值应当从GB762中规定的R10系列中选取，并应该等于开关设备和控制设备的短路额定值。
注：R10系列包括数字1，1.25，1.6，2，2.5，3.15，4，5，6.3，8及其与10n的乘积额定峰值耐受电流（IP）在规定的使用和性能条件下，开关设备和控制设备在合闸位置能够承载的额定短时耐受电流第一个大半波的电流峰值。
额定峰值耐受电流应该等于2.5倍额定短时耐受电流。
注：按照系统的特性，可能需要高于2.5倍额定短时耐受电流的数值。
额定短路持续时间（tk）开关设备和控制设备在合闸位置能承载额定短时耐受电流的时间间隔。
额定短路持续时间的标准值为2s。
如果需要，可以选取小于或大于2s的值。
推荐值为0.5s,1s,3s和4s。
2.根据额定短时耐受电流来确定导体截面：GB3906[附录D]中公式：S=I/a√(t△θ)式中：I--额定短时耐受电流；a—材质系数，铜为13，铝为8.5；t--额定短路持续时间；△θ—温升（K），对于裸导体一般取180K，对于4S持续时间取215K。
则：25KA/4S系统铜母线最小截面积S=（25000/13）*√4/215=260 mm231.5KA/4S系统铜母线最小截面积S=（31500/13）*√4/215=330 mm240KA/4S系统铜母线最小截面积S=（40000/13）*√4/215=420 mm263KA/4S系统铜母线最小截面积S=（63000/13）*√4/215=660 mm280KA/4S系统铜母线最小截面积S=（80000/13）*√4/215=840 mm2接地母线按系统额定短时耐受电流的86.7%考虑:25KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=260*86.7% =225mm231.5KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=330*86.7% =287mm240KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=420*86.7% =370mm263KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=660*86.7% =580mm280KA/4S系统接地铜母线最小截面积S=840*86.7% =730mm2根据以上计算,总结所用TMY的最小规格如下:TMY KA 25 31.5 40 63 80系统母线50*6 60*6 80*6或60*8 80*10 100*10接地母线50*5 50*6 50*8 80*8 80*10有人采用:S=I∝√t kjf 103/165; kjf:集肤效应系数-TMY取1.15计算结果偏大,建议采用以上计算.3. 根据额定峰值耐受电流来确定铜母线最大跨距(两个支撑间的最大距离)原则：作用在母线上的作用应力kg/cm≤母线允许应力;公式：△js=1.76L2ich2*10-3/aW≤△y;△y=1400(Cu).700(Al)式中：L—母线支撑间距（cm）；a—相间距离（cm）；W——矩形母线截面系数；ich——根据上式导出：LMAX=√1400aw 103/1.76 ich2=√0.795*106aw/ ich矩形母线截面系数：１／母线宽度相对时：Ｗ＝０.１６７b2h;100*10=1.67;80*8=0.8552/母线厚度相对时：Ｗ＝０.１６７bh2;100*10=16.7;80*8=8.55其中：b(cm): 母线宽度,h(cm): 母线厚度所以:对于31.5KA系统,TMY100*10母线厚度相对时,假定a=28cm(中置柜),则:LMIN==√0.795*106aw/ ich=240(cm)=2400mm;对于31.5KA系统,TMY80*8母线厚度相对时,假定a=28cm,则:LMIN==√0.795*106aw/ ich=1700mm;对于40KA系统,TMY100*10母线厚度相对时,假定a=28cm,则:LMIN==√0.795*106aw/ ich=1900mm;TMY80*8母线厚度相对时,假定a=28cm,则:LMIN==√0.795*106aw/ ich=1370mm;各种母线排列的最小跨距(mm)[280mm相距为例]母线厚度相对时母线宽度相对时TMY100*10 TMY80*8 TMY100*10 TMY80*8理论值推荐理论推荐理论推荐理论推荐31.5 2400 1800 1700 1400 750 700 550 50040 1900 1400 1370 1200 610 600 430 400就是说：1。
什么是交流电的峰值和有效值
什么是交流电的峰值和有效值？在交流电中，有两个重要的电流或电压参数，即峰值和有效值。
它们用于描述交流电信号的幅度和能量传递的特性。
首先，让我们来解释峰值。
峰值是交流电信号的最大幅度，即信号从零点到最大值的距离。
在正弦波形的交流电中，峰值通常表示为峰值电压（Vp）或峰值电流（Ip）。
峰值值是交流电信号的最大瞬时值，也可以称为峰值幅度。
峰值的主要特点如下：1. 最大幅度：峰值表示交流电信号的最大幅度。
它是信号从零点到最大值的距离。
2. 表示方法：峰值通常用峰值电压（Vp）或峰值电流（Ip）来表示。
峰值电压是交流电信号的最大电压值，峰值电流是交流电信号的最大电流值。
接下来，让我们来解释有效值。
有效值是交流电信号的等效直流值，它表示交流电信号在功率传输上与相同幅度的直流电信号具有相同的能量传递能力。
在正弦波形的交流电中，有效值通常表示为有效电压（Vrms）或有效电流（Irms）。
有效值的主要特点如下：1. 能量传递：有效值表示交流电信号在功率传输上与相同幅度的直流电信号具有相同的能量传递能力。
这意味着具有相同有效值的交流电信号和直流电信号可以在相同负载上产生相同的功率。
2. 均方根值：有效值也称为均方根值。
它是交流电信号幅度的均方根值，即信号幅度的平方和的平方根。
3. 计算方法：有效值可以通过对交流电信号进行平方求平均然后再取平方根来计算得到。
峰值和有效值在交流电信号的描述和计算中起着重要的作用：-峰值用于表示交流电信号的最大幅度，它可以用于计算电压和电流的峰峰值（即从负峰值到正峰值之间的距离）。
-有效值用于表示交流电信号的能量传递能力，它可以用于计算功率和电阻的等效值。
总结起来，峰值是交流电信号的最大幅度，表示信号从零点到最大值的距离；有效值是交流电信号的等效直流值，表示交流电信号在功率传输上与相同幅度的直流电信号具有相同的能量传递能力。
峰值和有效值在交流电信号的描述和计算中起着重要的作用。
额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流
精心整理[电气基础知识]成套设备的额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流及其应用成套设备的额定短时耐受电流和额定峰值耐受电流及其应用1.定义:额定短时耐受电流（IK ）在规定的使用和性能条件下，在规定的短时间内，开关设备和控制设备在合闸位置能够承载的电流的有效值。
额定短时耐受电流的标准值应当从GB762中规定的R10系列中选取，并应该等于开关设备和控制设备的短路额定值。
注：R10系列包括数字1，1.25，1.6，2，2.5，3.15，4，5，6.3，8及其与10n 的乘积额定峰值耐受电流（IP ）流峰值。
2.GB3906[式中：I--K ），对于则：25KA/4S 31.5KA/4S 40KA/4S 63KA/4S 80KA/4S 25KA/4S 31.5KA/4S 40KA/4S 63KA/4S 80KA/4S 根据以上计算,总结所用TMY 的最小规格如下:TMY??KA?25?31.5??4063????80系统母线?50*6?60*6?80*6或60*8?80*10?100*10接地母线?50*5?50*6?50*880*8??80*10有人采用:S=I ∝√tkjf103/165;kjf:集肤效应系数-TMY 取1.15计算结果偏大,建议采用以上计算.3.根据额定峰值耐受电流来确定铜母线最大跨距(两个支撑间的最大距离)原则：作用在母线上的作用应力kg/cm ≤母线允许应力;公式：△js=1.76L2ich2*10-3/aW ≤△y;精心整理△?y=1400(Cu).700(Al)式中：L—母线支撑间距（cm）；a—相间距离（cm）；W——矩形母线截面系数；ich——根据上式导出：LMAX=√1400aw103/1.76ich2=√0.795*106aw/ich矩形母线截面系数：１／母线宽度相对时：Ｗ＝０.１６７b2h;100*10=1.67;80*8=0.8552/母线厚度相对时：Ｗ＝０.１６７bh2;100*10=16.7;80*8=8.55其中：b(cm):母线宽度,h(cm):母线厚度所以:对于31.5KA系统,TMY100*10母线厚度相对时,假定a=28cm(中置柜),则: LMIN==√0.795*106aw/ich=240(cm)=2400mm;对于LMIN==√对于40KALMIN==√TMY80*8LMIN==√理论值就是说：1当当2当当。
额定峰值耐受电流
额定峰值耐受电流1. 电流耐受能力的重要性任何电子设备都需要能够耐受一定数量的电流才能够正常运行，耐受电流能力也就成了评估设备质量的一个重要指标。
特别是在电源设备设计以及安全电器材制造上，耐受电流能力成为保证产品安全性的关键一环。
因此，耐受电流能力在维护设备运行安全性中起到了重要的作用。
2. 额定峰值耐受电流额定峰值耐受电流是指一定时期内，设备在额定状态下可以耐受的最大峰值电流，它通常用 peak current （峰值电流）和 current pulse width （电流波形宽度）来描述。
它定义了在特定时间内，设备可以安全耐受并保护其正常运行的最大电流变化范围，一般为整定值或少量变动。
3. 额定峰值耐受电流的重要性额定峰值耐受电流的重要性，主要体现在下面几点：（1）额定峰值耐受电流是确定产品安全性的重要规格；（2）额定峰值耐受电流能准确表示设备及部件的安全系数，使确保产品质量；（3）额定峰值耐受电流能准确确定设备在安全操作范围内所能产生的电热风险；（4）额定峰值耐受电流能衡量设备及部件的耐热性能，从而实现设备的均衡运行；（5）额定峰值耐受电流的正确定义可确保产品的使用及使用环境的安全。
4. 额定峰值耐受电流的测试方法为了确保额定峰值耐受电流的准确性，测试工作必须进行正确的操作。
（1）将经过准备的样品固定在测试装置中，并尽量将电气连接完全中绝缘；（2）确认定标系数，确保测试仪表参数准确；（3）严格控制输入电流，确保测试范围在建议范围内；（4）启动测试，并调节示波器的量程以观察正常的电气参数变化趋势；（5）记录测试结果，计算出样品的额定峰值耐受电流。
总之，额定峰值耐受电流是一个重要的指标，能够衡量设备的安全性以及可靠性。
因此，为了确保正确的额定峰值耐受电流，必须采取正确的测试方法，对这一指标进行准确地测量确定才能保证设备安全可靠运行。
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一、电流型控制原理及特点原理：电流型脉宽调制(PWM)控制器是在普通电压反馈PWM 控制环内部增加了电流反馈的控制环节,因而除了包含电压型PWM 控制器的功能外,还能检测开关电流或电感电流,实现电压电流的双环控制。
控制原理框图如下图（图1）所示。
图 1 双环电流型控制器原理图从图 1 可以看出,电流型控制器有两个控制闭合环路:一个是输出电压反馈误差放大器Ａ,用于与基准电压比较后产生误差电压;另一个是变压器初级(电感)中电流在Rs 上产生的电压与误差电压进行比较,产生调制脉冲的脉宽,使得误差信号对峰值电感电流起着实际控制作用。
系统工作过程如下:假定输入电压下降,整流后的直流电压下降,经电感延迟使输出电压下降,经误差放大器延迟Vca 上升,占空比变化,从而维持输出电压不变,在电流环中电感的峰值电流也随输入电压下降,电感电流的斜率di/dt 下降,导致斜坡电压推迟到达Vca,使PWM 占空比加大,起到调整输出电压的作用。
由于既对电压又对电流起控制作用,所以控制效果较好在实际中得到广泛应用。
特点：a)由于输入电压Vi 的变化立即反映为电感电流的变化,不经过误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度(电流控制环),因而使得系统的电压调整率非常好,可达到0.01%V, 能够与线性移压器相比。
b)由于双环控制系统内在的快速响应和高稳定性,反馈回路的增益较高,不会造成稳定性与增益的矛盾,使输出电压有很高的精度。
ｃ)由于Rs 上感应出峰值电感电流,只要Rs 上电平达到1V,PWM 控制器就立即关闭,形成逐个脉冲限流电路,使得在任何输入电压和负载瞬态变化时,功率开关管的峰值电流被控制在一定范围内,在过载和短路时对主开关管起到有效保护。
d)误差放大器用于控制,由于负载变化造成的输出电压变化,使得当负载减小时电压升高的幅度大大减小,明显改善了负载调整率。
e)由于系统的内环是一个良好的受控电流放大器,所以把电流取样信号转变成的电压信号和一个公共电压误差放大器的输出信号相比较,就可以实现并联均流,因而系统并联较易实现。
二、峰值电流控制与平均电流控制的比较峰值电流模式控制和平均电流模式控制相比主要具有以下缺点:(1)对噪声敏感，峰值电流模式控制是将电感电流的上升沿(即开关电流)同设定的电流值相比较,当瞬态电流达到设定值,ＰＷＭ比较器输出翻转将功率开关管关断。
电感电流上升到设定值的坡度即(Vin-Vout)/L 很小,特别是Vin 小时坡度更小,所以这种控制方法易受噪声干扰。
每次开关管通断时都会产生噪声尖峰,并且耦合到控制电路的一个小电压就能使开关管迅速关断,使电路处于次谐波运作模式产生很大的纹波,所以对于峰值电流控制模式,电路布局和噪声旁路设计对电路的正常工作很重要,平均电流模式控制可以简化这部分工作。
(2)需斜坡补偿,对于峰值电流控制,当占空比大于50%时扰动电流引起的电流误差越变越大。
所以尖峰电流模式控制在占空比大于50%时,电路工作不稳定,需给ＰＷＭ比较器加坡度补偿以使电路稳定。
内部电流环的增益尖峰会使相移超出范围,导致电路工作不稳定,使电压环进入次谐波振荡。
这时在连续固定的驱动脉冲时,输出占空比却在变化,这时也需斜坡补偿来抑制次谐波振荡。
(3)具有尖峰值/平均值误差,在尖峰电流控制模式中,随着占空比的不同,电感电流的平均值亦不同,通过斜坡补偿可以获得不同占空比下一致的电感电流,但这也增加了电路的复杂性。
另外电感电流的平均和峰值间也存在差值,在BUCK 电路中由于电感电流的纹波相对电感电流的平均值很小,并且存在电压外环的校正作用,所以峰值和平均值的这种误差可以忽略;在BOOST 电路中,峰值要跟随输入电网的正弦波,所以和平均值间的误差很大,在小电流时,尤其是电流不连续时,如每半周期输入电流过零时,这种误差最大,它会使输入电流波形畸变。
这时就需要一个大电感来使电感电流的纹波变小,但这将使电感电流的坡度变窄,减小抗干扰能力。
平均电流控制和峰值电流控制相比的优点是:①具有高增益的电流放大器,平均电流可以精确地跟踪电流设定值。
这点应用在高功率因数控制电路中尤其重要,此时用一个小电感就能获得小于3%的谐波畸变,并且即使电路模型由连续电流模式过渡到不连续电流模式,平均电流法也能很好地工作;②噪声抑制能力强,因为当时钟脉冲使功率开关管开通后,晶振幅度迅速降到了一个低值;③无须斜坡补偿,但为了电路工作稳定,在开关频率附近必须限定环路增益;④平均电流法可应用在任意电路拓扑上,既能控制BUCK和Flyback 电路的输入电流,又能控制Boost 和Flyback 电路的输出电流。
若加入到ＰＷＭ比较器输入端的波形坡度不合适,功率开关控制电路就会发生次谐波振荡。
峰值电流控制通过外加斜坡补偿来防止这种振荡;平均电流控制是由晶振幅度来提供足够的补偿坡度的。
所以,用平均电流模式解决次谐波问题更为合适。
在平均电流模式中为了抑制次谐波和限定开关频率附近电流放大器增益,在电路设计中必须遵循的一条标准是:接到ＰＷＭ比较器的一个输入端的电感电流下降沿不能大于接到PWM 比较器的另一个输入端的晶振幅值坡度。
这也间接设定了最大电流环路增益的交越频率。
三、斜坡补偿的引入斜坡补偿原理：鉴于以下原因,峰值电流控制必须考虑采用斜坡补偿。
1 电路的稳定性图2、图3 分别是占空比大于50%和小于50%的尖峰电流控制的电感电流波形图。
其中Ve 是电压放大器输出的电流设定值,?Io 是扰动电流,ｍ1、ｍ2 分别是电感电流的上升沿及下降沿斜率。
由图可知,当占空比小于50%时扰动电流引起的电流误差?I1 变小了,而占空比大于50%时扰动电流引起的电流误差? I1 变大了。
所以尖峰电流模式控制在占空比大于50%时,经过一个周期会将扰动信号扩大,从而造成工作不稳定,这时需给ＰＷＭ比较器加坡度补偿以稳定电路,如图4 所示。
加了坡度补偿,即使占空比小于50%,电路性能也能得到改善。
图 2 占空比小于50%图 3 占空比大于50%讲沿的斜率2 m ，这样扰动信号在一个周期内就完成了校正，如图5 所示。
图 4 占空比大于50% 带坡度补偿图5 m=m2 时，电感电流波形2.减小尖峰值/平均值误差电流模式控制的实质是使平均电感电流跟随误差电压Ve 设定的值,即可用一个恒流源来代替电感,使整个系统由二阶降为一阶。
但如图6 所示,尖峰电流控制模式中随着占空比Ｄ1、Ｄ2 的不同,电感电流的平均值I1、I2 亦不同。
如图7 示,可以通过斜坡补偿来获得不同占空比下一致的电感电流。
图 6 尖峰电流控制模式中不带斜坡补偿的平均电流和尖峰电流波形图另外图7 所示的电感电流平均值和峰值间也存在差值,在ＢＵＣＫ电路中由于电感电流的纹波相对电感电流的平均值很小,并且存在电压外环的校正作用,所以峰值和平均值的这种误差可以忽略;在ＢＯＯＳＴ电路中,峰值要跟随输入电网的正弦波,所以和平均值间的误差很大。
这种误差最大,需要一个大电感来使电感电流的纹波变小,减小抗干扰能力。
这也是在ＢＯＯＳＴ中采用平均值电流模式的原因。
图7 尖峰电流控制模式中带斜坡补偿的平均电流和尖峰电流波形图3.抑制次谐波振荡内部电流环的增益尖峰是电流模式控制的一个重要问题。
这种增益尖峰发生在二分之一开关频率处,使相移超出范围,导致不稳定,并使电压环进入次谐波振荡。
这时在连续固定的驱动脉冲下,输出占空比却在变化,如图8 所示。
采用斜坡被偿也能很好地抑制次谐波振荡。
图8 次谐波振荡时的电感电流波形4.振铃电感电流①电感电流对电源或负载的瞬态变化产生振铃响应;②在开关频率附近控制环路增益达到最高,从而产生不稳定趋向。
通过斜坡补偿可以抑制这种振铃电感电流,例如当补偿坡度为电感电流下降沿的斜率时(即ｍ=-ｍ2),振铃电流在一个周期内就完全得到了抑制。
图9 等效电感电流、电流误差和周期T 的关系曲线斜坡补偿设计步骤：图10 示出斜坡补偿电路。
Ｒ1 和Ｒ2 组成了从晶振的输出到限流引脚(脚1)的分压网络,迭加斜坡补偿信号到初级的电流波形,Ｒ1、Ｒ2 值的比例决定了所加的斜坡补偿量。
电容Ｃ1是交流耦合电容,使晶振的交流分量耦合到Ｒ2,去掉了直流偏置部分。
Ｃ2 和Ｒ1 组成滤波电路,滤去初级Ｉｐ中的前沿尖峰,避免误动作。
? ＶＯＳＣ是晶振锯齿波的峰峰值。
将电容去掉得到图11 简化电路。
图10 斜坡补偿电路图11 简化的斜坡补偿电路四、电流控制技术及斜坡补偿的应用1. 平均电流法Ｂｏｏｓｔ电路设计实例设计1200Ｗ功率因数校正电路,采用Ｂｏｏｓｔ电路的拓扑,平均电流法的控制电路,ＵＣ3854ＢＮ的控制芯片。
电路参数如下:输入电压:Ｖin=220Ｖ±25%(165Ｖ～275Ｖ);直流输出电压:Ｖo=410Ｖ;开关频率:fs=80ｋＨｚ;功率因数:PF>0.993;效率:>0.95;电感:L=600μＨ;检测变压器变比:1∶100;检测电阻:15O。
①电流环设计为了稳定运行,须进行电流环相位补偿。
电流环补偿后在开关频率附近提供平稳增益。
在低频的零点响应提供高增益完成平均电流控制工作。
在开关频率附近误差放大器的增益要配合电感电流的下降沿。
本设计开关频率为80KHz,单位增益交越频率应为14KHz(1/6 开关频率),但本电流环的主要工作是跟踪线电流,故10KHz 的带宽是合适的值。
电流环的零点必须设置在交越频率上,或低于交越频率处。
如设置在交越频率上,相位裕度有45°,低于交越频率则相位裕度更大点。
45°的相位裕度的系统工作稳定、低过冲、干扰小,所以将零点设置在略低于交越频率处(fs 为10KHz)。
当极点高于开关频率的1/2 时,极点不会影响控制环的频率响应。
为了减少对噪声的敏感性,极点通常设置在开关频率附近。
本设计设置极点在开关频率处(fp 为80ｋＨｚ)。
设计电流环的过程为先算出零点时功率部分的增益,而功率部分增益乘以电流放大器增益为整个电流环增益,整个电流环的增益为1 时算出电流放大器的交越频率(即零点),并且在交越频率处电流环的增益是功率部分增益的倒数,由此算出电流环的增益,由该增益算出补偿网络的电阻,由电阻和零点频率算出补偿网络的零点电容,再由极点频率算出补偿网络的极点电容。
具体计算过程为:电感电流的下降沿=(Ｖo-Ｖin)/Ｌ;最坏情况(Ｖin=0),电感电流的下降沿=Ｖo/Ｌ;晶振坡度=Ｖs/Ｔs=Ｖsｆs。
因为电流放大器的输出不能大于晶振的输出,即电感电流的坡度不能大于晶振的坡度,所以电流放大器的增益最大时PWM 比较器的两个输入端信号相等,此时为:s而零点处功率部分的增益为：因为交越频率处整个电流环为单位增益，所以电流环增益为1，电流环增益及交越频率为：即交越频率为开关频率的ca G ——电流放大器的增益id G ——功率部分的增益se V ——晶振峰峰值rs V ——检测电阻电压ca V ——电流放大器输出电压sense R ——检测电阻i R ——从电流检测到电流放大器的反向输入端电流环的增益图(图13)和电流误差放大器的电路图(图14)如下所示。