開關電源PWM反饋控制模式
PWM開關穩(wěn)壓或穩(wěn)流電源基本工作原理就是在輸入電壓變化、內部參數(shù)變化、外接負載變化的情況下，控制電路通過被控制信號與基準信號的差值進行閉環(huán)反饋，調節(jié)主電路開關器件的導通脈沖寬度，使得開關電源的輸出電壓或電流等被控制信號穩(wěn)定。 PWM的開關頻率一般為恒定，控制取樣信號有：輸出電壓、輸入電壓、輸出電流 、輸出電感電壓、開關器件峰值電流。由這些信號可以構成單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)反饋系統(tǒng) ，實現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)流及恒定功率的目的，同時可以實現(xiàn)一些附帶的過流保護、抗偏磁、均流等功能。現(xiàn)在主要有五種PWM反饋控制模式。下面以VDMOS開關器件構成的穩(wěn)壓正激型降壓斬波器為例，說明五種PWM反饋控制模式的發(fā)展過程、基本工作原理、詳細電路原理示意圖、波形、特點及應用要點，以利于選擇應用及仿真建模研究。
開關電源PWM的五種反饋控制模式
一般來講，正激型開關電源主電路可用圖1所示的降壓斬波器簡化表示,Ug表示控制電路的PWM輸出驅動信號。根據(jù)選用不同的PWM反饋控制模式，電路中的輸入電壓Uin、輸出電壓Uout、開關器件電流(由b點引出)、電感電流(由c點引出或d點引出)均可作為取樣控制信號。輸出電壓Uout在作為控制取樣信號時，通常經(jīng)過圖2所示的電路進行處理，得到電壓信號Ue，Ue再經(jīng)處理或直接送入PWM 控制器。圖2中電壓運算放大器(e/a)的作用有三：①將輸出電壓與給定電壓Uref的差值進行放大及反饋，保證穩(wěn)態(tài)時的穩(wěn)壓精度。該運放的直流放大增益理論上為無窮大，實際上為運放的開環(huán)放大增益。②將開關電源主電路輸出端的附帶有較寬頻帶開關噪聲成分的直流電壓信號轉變?yōu)榫哂幸欢ǚ档谋容^“干凈”的直流反饋控制信號(Ue)即保留直流低頻成分 ，衰減交流高頻成分。因為開關噪聲的頻率較高，幅值較大，高頻開關噪聲衰減不夠的話，穩(wěn)態(tài)反饋不穩(wěn);高頻開關噪聲衰減過大的話，動態(tài)響應較慢。雖然互相矛盾，但是對電壓誤差運算放大器的基本設計原則仍是“低頻增益要高，高頻增益要低”。③對整個閉環(huán)系統(tǒng)進行校正，使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
開關電源PWM的五種反饋控制模式
一般來講，正激型開關電源主電路可用圖1所示的降壓斬波器簡化表示,Ug表示控制電路的PWM輸出驅動信號。根據(jù)選用不同的PWM反饋控制模式，電路中的輸入電壓Uin、輸出電壓Uout、開關器件電流(由b點引出)、電感電流(由c點引出或d點引出)均可作為取樣控制信號。輸出電壓Uout在作為控制取樣信號時，通常經(jīng)過圖2所示的電路進行處理，得到電壓信號Ue，Ue再經(jīng)處理或直接送入PWM 控制器。圖2中電壓運算放大器(e/a)的作用有三：①將輸出電壓與給定電壓Uref的差值進行放大及反饋，保證穩(wěn)態(tài)時的穩(wěn)壓精度。該運放的直流放大增益理論上為無窮大，實際上為運放的開環(huán)放大增益。②將開關電源主電路輸出端的附帶有較寬頻帶開關噪聲成分的直流電壓信號轉變?yōu)榫哂幸欢ǚ档谋容^“干凈”的直流反饋控制信號(Ue)即保留直流低頻成分 ，衰減交流高頻成分。因為開關噪聲的頻率較高，幅值較大，高頻開關噪聲衰減不夠的話，穩(wěn)態(tài)反饋不穩(wěn);高頻開關噪聲衰減過大的話，動態(tài)響應較慢。雖然互相矛盾，但是對電壓誤差運算放大器的基本設計原則仍是“低頻增益要高，高頻增益要低”。③對整個閉環(huán)系統(tǒng)進行校正，使得閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
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