控压型DC-DC变换器电流环路补偿设计
O 引言
固定频率峰值电流模式PWM(Pulse W模压电感器idthModulation) DC-DC变换器同传统的电压模式控制相比，具有瞬态响应好，输出精度高，带载能力强等优点，因而被广泛应用。作为重要的模拟单元，斜坡补偿电路和电流采样电路是电流模式PWM控制的根基，对电流模式控制中电流环路的稳定性起着重要作用。
1 电路结构
图1所示是典型峰值电流模式PWM Boost DC-DC控制系统的结构框图。当电压外环的电压反馈信号经过误差放大器放大得到的误差信号VE送至PWM比较器后，将与电流内环的一个变化的、其峰值代表输出电感电流峰值的三角波或梯形尖角状合成波信号VE比较，从而得到PWM脉冲关断阈值。即：
在(1)式中：第一项为斜坡补偿部分，用于保证电流环路的稳定；第二项反映了电感电流的大小，通常由电流采样电路产生；第三项用于产生一个固定的基础电平，以为PWM比较器输入端图1 典型峰值电流模式PWMBoostDC—DC控制系统框图提供一个合适的直流工作点。
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，而是通过控制峰值输出端的电感电流大小，然后来间接地控制PWM脉冲宽度。
但是，电流模式的结构决定了其应用时存在电流内环在占空比大于50％时的开环不稳定现象、亚谐波振荡、非理想的环路响应，以及容易受噪声影响等几个固有缺点。针对上述问题，在环路的补偿方式上，除了电压环路的RC串联补偿之外，还必须对电流环路进行补偿，以满足电流环路的稳定性要求。有效的解决方法是采用斜坡补偿技术，并在提高电流采样精度的同时降低采样损耗，电感器的功能和用途以保证电流环路的稳定。
本文利用对振荡器充放电电容上的电电感器厂家压作V／I转换来得到稳定且斜率易于调节的补偿斜坡，同时采用功率SENSEFET作为采样器件，并结合设计简洁的V／I变换，使采样系数不受温度和工艺的影响，从而在得到较高精度采样值的同时，还减低了损耗。
2 电路原理分析
2．1 斜坡补偿
图2给出了在误差信号VE上叠加斜坡补偿电压的方法。VE为电压反馈回路的误差放大信号，实线波形为未加扰动的电感电流，虚线为叠加△I0扰动量的电感电流，D为占空比，m1、m2分别为采样得到的等效电感电流的上升和续流斜率。
由图2(a)、(b)可知，若没有斜坡补偿，在下一个周期，该扰动电流为：
而经过n个周期后，由△I0引起的电流误差△In为：
由式(3)可以看出，当m2<m1，即D<50％时，电流误差△In将逐渐趋于0，故系统稳定；而当m2>共模电感;m1，即D>50％时，电流误差△In将逐渐放大，从而导致系统不稳定。
图2(c)是D>50％时，叠加补偿电压后的电感电流波形。对于该波形，有：
显然，要使环路稳定，必须使△I1<△Io，即满足：
结合(5)和(6)两个式子可以得到：
由此可见，当时，可在最坏情况下(D=100％，即m2>>m1)满足系统的开环稳定性要求。
图1所示的电路同时给出了在电模压电感器流反馈电压上叠加斜坡补偿电压的方法。通过比较分析可知，两种补偿方法在效果上是等效的，但是第二种方法中的电路实现相对更简单，因此较为常用。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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