峰值电流模式
反激电源峰值电流模式传递函数推导
反激电源峰值电流模式传递函数推导反激电源是一种常见的电源拓扑结构，具有紧凑、高效的优点，被广泛应用于电子设备中。
为了设计和分析反激电源的性能，需要推导其传递函数。
在本篇文章中，我们将详细介绍反激电源的传递函数推导过程。
一、反激电源结构简介在正半周，输入电感Lp储存输入电能，MOS管关闭；在负半周，MOS管导通，输出电感Ls释放输入电能，完成从输入端到输出端的能量传递。
反激电源的关键是控制MOS管与输出电感之间的电流波形，以实现所需的输出电压。
二、电路分析为了推导反激电源的传递函数，首先需要建立电路的数学模型。
1.正半周模型在正半周，MOS管为关断状态，输入电感Lp储存输入电能，输出电感Ls释放输入电能。
根据基尔霍夫电流定律，可得：(1) Vin - Lp * dI1(t)/dt = 0，其中I1(t)为输入电感电流。
(2) - Lp * dI1(t)/dt = Vout，其中Vout为输出电压。
结合线性假设，可以得到：(3) dI1(t)/dt = - Vout / Lp2.负半周模型在负半周，MOS管为导通状态，输入电感Lp接在输出电容Co上。
根据基尔霍夫电流定律，可得：(4) Vin - I1(t) * Rp - Vout = 0，其中Rp为MOS管导通时的功率电阻。
根据理想变压器的电流传递比：(5)-n*I1(t)=I2(t)，其中n为变压器的电流传递比，I2(t)为输出电感电流。
结合线性假设，可以得到：(6) Vin - I1(t) * Rp - Vout = 0(7)-n*I1(t)=I2(t)传递函数是输入信号和输出信号之间的关系，反映了电路的频率特性。
我们可以通过拉氏变换，将电路模型转化为复频域的形式，从而得到传递函数。
我们将输入信号表示为X(s)，输出信号表示为Y(s)，其中s为复频域变量。
根据正半周模型的方程(3)，可以得到：(8) s * Lp * I1(s) + Vout(s) = 0根据负半周模型的方程(6)，可以得到：(9) Vin(s) - I1(s) * Rp - Vout(s) = 0将方程(8)、(9)联立，可以消去I1(s)，得到传递函数的表达式：(10)Y(s)=H(s)*X(s)，其中H(s) = Vout(s) / Vin(s)H(s) = - Vout(s) / (Rp * s * Lp + 1)，其中s为复频域变量经过反激电源传递函数推导，我们得到了反激电源的传递函数H(s)，该传递函数描述了输入信号与输出信号之间的复频域关系，可用于分析反激电源的频率特性、稳定性等。
buck电路峰值电流控制
buck电路峰值电流控制
Buck电路是一种降压电路，可以将输入电压降低为较低的输出电压。
在Buck电路中，峰值电流控制是一种控制方法，通过调节开关管的导通时间，从而控制电路中的峰值电流大小。
峰值电流控制可以通过两种主要方式实现：电流模式控制和电压模式控制。
电流模式控制是通过测量和控制电感电流来实现的。
在电流模式控制中，通过对电感电流进行反馈，与参考电流进行比较，并根据比较结果调整开关管的导通时间，以达到控制电路中的峰值电流大小的目的。
这种控制方法可以稳定地控制电路的输出电流。
电压模式控制是通过测量和控制输出电压来实现的。
在电压模式控制中，通过对输出电压进行反馈，与参考电压进行比较，并根据比较结果调整开关管的导通时间，以达到控制电路中的峰值电流大小的目的。
这种控制方法可以稳定地控制电路的输出电压。
无论是电流模式控制还是电压模式控制，峰值电流控制都可以实现Buck电路中峰值电流的精确控制，从而确保电路的工作稳定性和安全性。
DC_DC变换器峰值电流控制与平均电流控制的分析与比较
式具有较高的增益带宽、跟踪误差小、动态特性 好、总谐波失真小、对噪声不敏感、适用于多种应 用场合等特点而被广泛应用。
参考文献 [1]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计（修订 版）[M].北京：电子工业出版社，2005. [2]Robert Mammano. Switching Power Supply Topology: Voltage Mode vs. Current Mode [J]. U－ nitrode Corporation Design Note DN-62，1994. [3]杨汝.平均电流模式的控制电路设计[J]. 电力电 子技术，2002，36（4）：66-69. [4]陈慧宁.带片上电流感应技术的电流模式升压 DC-DC 变换器的研究与设计[D].成都:电子科技大 学，2006. [5]王颢雄，王斌，周丹，黄凯雄，崔景秀.Boost 升压 变换器平均电流控制模式的仿真[J]. 三峡大学学 报（自然科学版），2005，27（6）：514-517.
关 键 词 ：变换器；控制方式；峰值电流模式；平均电流模式
1 概述 DC-DC 变换器的控制方式分为电压模式和 电流模式两种，电流模式又分成峰值电流模式和 平均电流模式。电压型控制方式的基本原理是通 过误差放大器输出信号与锯齿波进行比较，产生 PWM 控制信号。电流型控制是指将误差放大器输 出信号与采样到的电感峰值电流进行比较，从而 对输出脉冲的占空比进行控制，使输出的电感峰 值电流跟随误差电压变化而变化。 2 峰值电流控制模式 在 DC-DC 变换器中，使用单一的电压反馈 控制环难以保证系统在受到扰动作用时，既有很 好的动态品质又不致造成系统失稳。为此，取输出 电压和电感电流两种反馈信号实现双环控制，这 就是电流控制模式。峰值电流控制 Boost 变换器 的原理如图 1 所示。 峰值电流控制作为电流型控制的一种实现 方式，采用双环控制。在双闭环控制系统中，分为 内环和外环，内环为电流反馈环，外环为电压反馈 环。 电压调节器和功率级组成了电压外环，电压 调节器由误差放大器和补偿网络组成，用于调节 输出电压。输出电压与参考电压 VREF 相比较，产生 一个误差信号，作为补偿网络的输入信号，补偿网 络的输出作为电流环的控制信号。电压外环控制 输出电压 Vo(t)，电流内环控制电感电流 iL(t)，电感 电流在电流内环中通过峰值电流调节器反馈，而 输出电压在电压外环中通过电压调节器反馈，电 压调节器通过改变控制量使输出电压与参考电压 相等，而电流调节器通过改变占空比使电感电流 与控制量相等。 对于峰值电流控制的 Boost 变换器说，当系 统工作在连续导电模式下，占空比 D 大于 50% 时，电流内环仍然存在着无条件的开环不稳定性， 这是峰值电流控制系统的缺点。图 2 是峰值电流 控制 Boost 变换器系统工作在连续导电模式下的 电感电流波形。加入斜坡补偿信号可以消除该不 稳定因素，如图 3 所示，在电压调节器输出 Ic 上 叠加一负斜率斜坡。 3 Boost 变换器平均电流控制设计 平均电流控制是在峰值电流控制的基础上 发展起来的，平均电流型控制是控制电感电流平 均值，因此对电流的控制更为精确，平均电流控制 Boost 变换器的原理如图 4 所示。 在图 4 中，UE2 为电感电流的控制编程电压 信号，US 代表有锯齿纹波分量的输出电感电流， 它们的差值经过放大器后，得到平均电流跟踪误 差信号 UE1，UE1 与三角波比较后，得到 PWM 脉冲
电压、电流的反馈控制模式
电压、电流的反馈控制模式电压、电流的反馈控制模式现在的高频开关稳压电源主要有五种PWM反馈控制模式。
电源的输入电压、电流等信号在作为取样控制信号时，大多需经过处理。
针对不同的控制模式其处理方式也不同。
下面以由VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，叙述五种PWM反馈控制模式的进展过程、基本工作原理、电路原理暗示图、波形、特点及应用要｀氪，以利于挑选应用及仿真建模讨论。
（1）电压反馈控制模式电压反馈控制模式是20世纪60年月后期高频开关稳压电源刚刚开头进展而采纳的一种控制办法。
该办法与一些须要的过电流庇护电路相结合，至今仍然在工业界被广泛应用。
如图1（a）所示为Buck 降压斩波器的电压模式控制原理图。
电压反馈控制模式惟独一个电压反馈闭环，且采纳的是脉冲宽度调制法，即将经电压误差放大器放大的慢变化的直流采样信号与恒定频率的三角波上斜坡信号相比较，经脉冲宽度调制得到一定宽度的脉冲控制信号，电路的各点波形如图1（a）所示。
逐个脉冲的限流庇护电路必需另外附加。
电压反馈控制模式的优点如下。
①PWM三角波幅值较大，脉冲宽度调整时具有较好的抗噪声裕量。
①占空比调整不受限制。
①对于多路输出电源而言，它们之间的交互调整特性较好。
①单一反馈电压闭环的设计、调试比较简单。
①对输出负载的变化有较好的响应调整。
电压反馈控制模式的缺点如下。
①对输入电压的变化动态响应较慢。
当输入电压骤然变小或负载阻抗骤然变小时，由于主电路中的输出电容C及电感L有较大的相移延时作用，输出电压的变小也延时滞后，而输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后，才干传至PWM比较器将脉宽展宽。
这两个延时滞后作用是动态响应慢的主要缘由。
①补偿网络设计原来就较为复杂，闭环增益随输入电压而变化的现象使其更为复杂。
①输出端的LC滤波器给控制环增强了双极点，在补偿设计误差放大器时，需要将主极点低频衰减，或者增强一个零点举行补偿。
①在控制磁芯饱和故障状态方面较为棘手和复杂。
开关电源PWM的五种反馈控制模式
一、引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。
PWM的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
对于定频调宽的PWM闭环反馈控制系统，主要有五种PWM反馈控制模式。
下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。
二、开关电源PWM的五种反馈控制模式1. 电压模式控制PWM (VOLTAGE-MODE CONTROL PWM)：如图1所示为BUCK降压斩波器的电压模式控制PWM反馈系统原理图。
电压模式控制PWM是六十年代后期开关稳压电源刚刚开始发展起就采用的第一种控制方法。
该方法与一些必要的过电流保护电路相结合，至今仍然在工业界很好地被广泛应用。
电压模式控制只有一个电压反馈闭环，采用脉冲宽度调制法，即将电压误差放大器采样放大的慢变化的直流信号与恒定频率的三角波上斜波相比较，通过脉冲宽度调制原理，得到当时的脉冲宽度，见图1A中波形所示。
逐个脉冲的限流保护电路必须另外附加。
主要缺点是暂态响应慢。
当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时，因为有较大的输出电容C及电感L相移延时作用，输出电压的变小也延时滞后，输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后，才能传至PWM比较器将脉宽展宽。
这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要原因。
图1A电压误差运算放大器（E/A）的作用有三：①将输出电压与给定电压的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。
峰值电流模式次谐波
峰值电流模式次谐波
峰值电流模式次谐波是指在峰值电流控制模式下，电流波形存在次谐波成分。
峰值电流模式是一种电流控制模式，它通过控制电流波形的峰值，来实现对电流的控制。
在正常情况下，电流波形应该是纯正弦波形，但是在实际应用中，由于各种因素的影响，电流波形可能会出现一些不完全的正弦波成分，即次谐波。
次谐波是指频率低于基波频率但高于谐波频率的谐波成分。
在峰值电流模式下，次谐波可能会导致电流波形的畸变，从而影响系统的稳定性和性能。
为了减小次谐波的影响，可以采取以下措施：
1. 优化电源和电路设计，减少电流波形的畸变；
2. 使用合适的滤波器来滤除次谐波成分；
3. 调整控制参数，优化控制策略，降低次谐波的产生。
通过以上措施，可以有效降低峰值电流模式下次谐波的影响，提高系统的稳定性和性能。
峰值电流模式斜坡补偿
峰值电流模式斜坡补偿哎，今天咱们聊聊一个听上去有点复杂的东西，名字也挺高大上的——峰值电流模式斜坡补偿。
别被这些专业术语吓到，其实它就是电源设计中的一个小窍门，能让咱们的电器在高负载的时候更稳当、更给力。
想想吧，电器就像人，有时候需要一点儿“心理安慰”，才能更好地发挥。
就拿咱们平时用的电源来说，如果没了这个斜坡补偿，电流的波动可就大了，可能会导致设备不稳定，就像是开车遇到坑洼的路，颠得你脑袋晕。
想象一下，有一天你在厨房里忙活，突然电饭煲和微波炉一起开了，那可真是个“热闹”的场面。
电流瞬间上升，设备可能会因为过载而停机。
这时候，峰值电流模式斜坡补偿就像个贴心的朋友，默默在后面给你加油，让电流上升得慢一点，给电器一点时间，别让它们一下子就“上火”。
这就好比你在爬山，突然碰上个陡坡，得喘口气再继续往上走，才不会摔个大跟头。
啥是斜坡补偿呢？这简单来说，就是给电流一个缓冲时间，让它逐渐上升，而不是一下子就冲到最高。
这么做的好处可多着呢，能让电源的响应更平稳，避免电流的剧烈波动。
别忘了，电流在运行过程中，如果瞬间变化太大，设备可受不了，可能会出现故障，甚至烧掉。
所以，斜坡补偿的设计就显得尤为重要。
咱们再说说，这个斜坡补偿是怎么实现的。
简单来说，设计师会在电源控制电路里加入一些聪明的“调节器”。
这些小家伙就像是电流的“调音师”，可以根据电流的状态，智能调整电压，让电流上升得慢一点。
就像调音师在演出前调试乐器，确保每一个音符都能和谐响起。
你能想象，要是没有这些“调音师”，那场演出可就乱成一锅粥，观众们可能早就打瞌睡了。
斜坡补偿不仅仅是为了防止设备受伤害，更是为了延长它们的使用寿命。
你看，设备一旦遭遇过大的冲击，元器件的损耗速度就会加快，长期以往，那就不是几百块的问题了，可能几千块都得砸下去。
斜坡补偿就像是个保护罩，让电器在工作的时候感觉舒适，从而工作更持久。
就像人一样，工作累了也得休息休息，才能保持最佳状态。
这种技术还可以提高系统的稳定性。
峰值电流模式控制ic
峰值电流模式控制ic峰值电流模式控制IC（Peak Current Mode Control IC）是一种常用于开关电源控制的集成电路。
它能够根据负载需求自动调整开关管的工作状态，以提供稳定的输出电压。
本文将介绍峰值电流模式控制IC的工作原理、优势以及应用领域。
一、工作原理峰值电流模式控制IC采用了一种反馈控制的策略，即通过测量输出电流的峰值来调节开关管的工作状态。
其基本原理如下：1.1 参考电压生成峰值电流模式控制IC内部通常会集成一个参考电压电路，它会生成一个稳定的参考电压作为基准。
这个参考电压一般是固定的，用于与输出电流进行比较。
1.2 输出电流检测峰值电流模式控制IC会通过一个电流传感器或电阻来检测输出电流的大小。
输出电流的峰值与开关管的导通时间和输出电压有关。
1.3 比较与控制将参考电压与输出电流的峰值进行比较，可以确定开关管的工作状态。
当输出电流达到峰值时，控制IC会发出一个关断信号，使开关管停止导通；当输出电流低于峰值时，控制IC会发出一个启动信号，使开关管重新导通。
1.4 脉宽调制控制IC会根据输出电流的峰值调整开关管的导通时间，从而控制输出电压的稳定性。
当输出电流较大时，导通时间会相应增加；当输出电流较小时，导通时间会相应减少。
二、优势峰值电流模式控制IC相比于其他控制方式具有以下优势：2.1 快速响应能力峰值电流模式控制IC能够实时监测输出电流的峰值，并根据需求调节开关管的工作状态，从而能够快速响应负载变化。
这种快速响应能力有助于提高系统的动态性能和稳定性。
2.2 抗干扰能力强峰值电流模式控制IC采用了电流反馈控制策略，具有较强的抗干扰能力。
它能够自动调整开关管的工作状态，使输出电压稳定在设定值附近，从而减小外部环境变化对系统性能的影响。
2.3 系统可靠性高峰值电流模式控制IC具有过流保护和过压保护等功能，能够有效保护开关管和负载器件，提高系统的可靠性和稳定性。
三、应用领域峰值电流模式控制IC广泛应用于各种开关电源系统中，包括电视机、电脑、通信设备、工业控制等领域。
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❖ 整个反馈电路变成了一阶电路。
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。
在控制工程实际中，补
偿 斜 率 m一 般 取 为 m=(0.7～ 0.8)m2，
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斜坡补偿电路设计
图4 斜坡补偿电路 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。
❖ 电流反馈PWM，取输出电感线圈电流的信号与 误差放大器输出信号进行比较，调节占空比电 感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
❖ UC3842工作原理
结构：
•电流测定放大器 •误差放大器 •比较器 •振荡器 •锁存器
•欠压锁定电路 •关闭信号 •电流限制 •软启动 •输出端工作频率500kHz
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图3 局部放大图 由几何关系可知
i0 a c c e a b • m a b • m 1
i 1 b f b d a b • m 2 a b • m
经过一个开关周期后，输出电感中电流的变 ΔI1=ΔI0（m-m2）/(m1-m)
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要系统稳定，偏移电流量必须趋近于零，即
❖初上电时，当电源电压低于启动电压（约16V）时→ 封锁PWM信号输出→输出端(引脚6)为低电平。
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开环不稳定性
图2电流型变换器的开环不稳定性 (a) D<0.5 (b)D>0实.用5文档 (c)D>0.5并加斜坡补偿
❖ 占空比>0.5时，这个拢动将随时间增加 而增加，如图2（b）所示。这可用数学 表达式表示：
❖ ΔI1=－ΔI0(m2/m1) (1)
❖ 进一步可引入斜率为m的斜坡信号，如图 2（c）所示。这个斜坡电压既可加至电 流波形上，也可以从误差电压中减去。
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❖ 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。
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。
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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
峰值电流模式控制芯片UC3842
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❖ UC3842各组成部分的原理
内部包含5V基准源，用于电压调节器的误差放 大器和峰值电流比较器等。具有可以提供1A峰 值电流的驱动电路、电源欠电压保护电路等。
振荡器的振荡频率由外接电阻RT和电容CT决定， CT也决定死区时间的长短。死区时间、开关频 率同RT和CT关系如下
峰值电流模式控制电路设计
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
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峰值电流模式控制电路的结构
T
振荡器 Vi
VO 参考电压
误差放 Ve 大器
VC
比较器
S
R 触发器
IL
VS
斜坡补偿
A
RS
T
L
VO
C
RL
T
电感电流
图1（a）峰值电流模式控制电路
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斜坡补偿设计步骤:
1.计算电感电流的下降沿:m2 秒) ;
=
d
i/
d
t
=
V
OUT/
L
(安/
2.计算初级测得的下降沿坡度:
V m2 = m2·RSENSE (伏/ 秒) ; 3.计算晶振充电时的坡度:
V OSC= d ( V OSC) / TON (伏/ 秒) 4.应用叠加定理求斜坡补偿后电流输入端电压
lim
n
in
0
故系统稳定的充要条件是
m m2 1 m1 m
因 为 在 稳 定 条 件 下 ， D• m1=-(1－ D)m2， 消 去 m1，
峰值电流控制系统稳定充要条件为
m 2D 1 m2 2D
（3）
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在100％占空比下求解这个方程（3）有 ：
（4）
m>(－1/2)/m2
为了保证电流环路稳定工作，应使 斜坡补偿信号的斜率大于电流波形下降 斜率m2的1/2。
tDቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0C0T
ft：时钟频率(kHz) RT：外接电阻(kΩ)
fT
1.75 RT CT
CT：外接电容(uF) tD：死区时间(us)
驱动电路结构为推挽结构的跟随电路，输出峰
值电流可达500mA，可直接驱动主电路的开关
器件。
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❖ UC3842各组成部分的原理
欠电压保护电路对集成PWM控制器的电源实施 监控。
(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实用出文侧档 的电感电流大小，然后间接 地控制PWM脉冲宽度。
CLK
0
t
S
0
t
iR
iL
0
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。
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峰值电流模式PWM控制电路优点
❖ 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。
VRAM PR V 1m 2R R22R V 1OSR R C2 1
5.计算斜坡补偿值：
斜坡补偿电压V COMP为： V COM P R V 1O SR R C 2 1 MR V 1m 2R R22
❖确定斜坡补偿比例M和R1.R2阻值
M m VOSCR1 m2 VsR2
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峰值电流型控制的斜坡补偿实例