热搜关键词: Protel 99SE欧姆龙PLCGD32变压器

pdf

电流控制技术与斜坡补偿

  • 1星
  • 2022-07-04
  • 297.85KB
  • 需要1积分
  • 0次下载
  • favicon收藏
  • rep举报
  • free评论
标签: 斜坡补偿

斜坡补偿

电流控制技术与斜坡补偿

张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰100%拒绝水贴,10名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
电流控制技术和斜坡补偿 
叶½刚 
(西安科技大学电气与控制工程学院 陕西 西安 710054)  
一、电流型控制原理及特点
原理:
电流型脉½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½外,还½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。
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½,½得误差信号对峰值电感电流起着实际控制½用。系
统工½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½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,½ PWM
占空比加大,
起到调整输出电压的½用。
由于既对电压又对电流起控制½用,所以控制效果较½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½在比较器中改
变输出脉冲½度(电流控制环),因而½得系统的电压调整率非常½,可达到
0.01%V,
½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,½输出电压有很高的精度。
½)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,½成逐个
脉冲限流电路,½得在任½输入电压和负½½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½½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½½变化造成的输出电压变化,½得½负½½减小时电压升高的幅
度大大减小,明显改善了负½½调整率。
e)由于系统的内环是一个良½的受控电流放大器,所以把电流取样信号½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
yezeg@163.com
qq:53155231
Research Direction:Power Electronic Circuit &Mixed-Signal Circuit Design
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com ☜点击打开
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰100%拒绝水贴,10名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
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,½瞬态电流达到设定值,PWM比较器输出翻½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½会产生噪声尖峰,并且耦合到控制电路的一个小电压就½½开关管迅
速关断,½电路处于次谐波运½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½很重要,平均电流模式控制可以简化这部分工½。
  (2)需斜坡补偿,对于峰值电流控制,½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½不稳定,需给PWM比较器加坡度
补偿以½电路稳定。内部电流环的增益尖峰会½相移超出范围,导致电路工½不稳定,½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, ½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½用,所以峰值和平均值的这种误差可以½略;
BOOST
电路中,峰值要跟随输入电½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½输入电流波½畸变。这
时就需要一个大电感来½电感电流的纹波变小,½这将½电感电流的坡度变窄,减小抗干扰½
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½获得小于
3%的谐波畸变,并且即½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½很½地工½;
②  噪声抑制½力强,因为½时钟脉冲½功率开关管开通后,晶振幅度迅速降到了一个½值;
③  无须斜坡补偿,½为了电路工½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½控制
BUCK和 Flyback
电路的输入电流,又½控
Boost
Flyback
电路的输出电流。若加入到PWM比较器输入端的波½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½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
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½图。其中
Ve
是电压放大器输出的电流设定值,?Io 是扰动电流,½1、½2 分别是电感电流的上升沿及下
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰100%拒绝水贴,10名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
降沿斜率。
由图可知,½占空比小于
50%时扰动电流引起的电流误差 ? I
1
变小了,而占空比大于
50%时扰动电流引起的电流误差 ? I
1
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½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½占空比小于
50%,电路性½也½得到改善。
2
占空比小于
50%
3
占空比大于
50%
斜坡补偿前
I
1
= − ∆
I
o
m
2
m
+
m
2
,补偿后
I
1
= − ∆
I
o
,对于占空比为
100%的情况,
m
1
m
+
m
1
 
稳定时必须满足
m
+
m
2
<
1
,即补偿斜率
m
> −
0.5
m
2
,通常选择补偿坡度为电感电流下
m
+
m
1
讲沿的斜率
m
2
,这样扰动信号在一个周期内就完成了校正,如图
5
所示。
4
占空比大于
50%
带坡度补偿
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰100%拒绝水贴,10名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
5 m=m
2
时,电感电流波½
V
0
,由于输入电压恒定,所以补偿值便于计算并恒定;对于
L
V
V
o
Boost
电路,补偿坡度是
in
,由于输入电压随电½变化,所以补偿值不恒定,这样对于
L
对于
BUCK
电路,补偿坡度是
固定补偿½络,
很多时候会发生过补偿或欠补偿,
降½了电路的性½并导致波½畸变,
因此,
Boost
电路通常不采用峰值电流控制而是采用平均电流控制的模式,来避免斜坡补偿。
2.减小尖峰值/平均值误差
电流模式控制的实质是½平均电感电流跟随误差电压
V
设定的值,即可用一个恒流源来
e
代替电感,½整个系统由二阶降为一阶。½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、
亦不同。
I2
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。
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½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½用,所以峰值和平均值的这种
误差可以½略;在BOOST电路中,峰值要跟随输入电½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½电感电流的纹波变小,减小抗干扰½力。这也是在B
OOST中采用平均值电流模式的原因。
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½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,½相移超出范围,导致不稳定,并½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½很½地抑制次谐波振荡。
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
(广告勿扰100%拒绝水贴,10名疯狂工程师运营的½站,有问必答)
8 
次谐波振荡时的电感电流波½
4.振铃电感电流
每个周期的电感电流误差关系如下:
m
+
m
2
I
n
= − ∆
I
n
1
m
+
m
1
由此可以绘出每个周期等效电感电流的瞬时值、电感电流误差和周期T的关系曲线如图
9
示。由图
9
可以看出,电感电流是一个按二分之一开关频率衰减的正弦波,类似于一个RLC
响应电路。这种电流有两个不利之处:
①  电感电流对电源或负½½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½补偿坡度为电感电流下降沿的斜率时
(即½=-½2),振铃电流在一个周期内就完全得到了抑制。
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:
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½络,
迭加斜坡补偿信号到初级的电流波½,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,½晶振的交流分量耦合到R2,去掉了直流偏½部分。C2 和R1 组成滤波电
路,滤去初级I½中的前沿尖峰,避免误动½。? VOSC是晶振锯½波的峰 峰值。将电容去
掉得到图
11
简化电路。
张飞实战电子官方½站:www.zhangfeidz.com
☜点击打开
展开预览

推荐帖子 最新更新时间:2022-08-10 23:01

Intel Edison模块资料
本帖最后由 dcexpert 于 2015-3-10 13:26 编辑 文档         产品简介  Product Brief重要法律信息  Important Regulatory InformationEdison模块元件表  Intel® Edison Arduino Board Bill of Material底板元件表  Intel® Edison Breakout Bo
dcexpert DIY/开源硬件专区
拆拆拆,清早它们来啦~坛友即将又有好玩的啦
免费申请活动已经开启,欢迎网友来申请 >>免费申请评测:树莓派3来袭,待你玩耍带你飞 等了好久终于等到它们啦,清早一来,一个大包裹高兴地站在我的办公桌上,就是下面那货。 9月5日就在RS下了订单,今天终于到啦,下单的时候那税交的,心疼大洋啊。所以我开箱第一想找的就是发票,然而没有发现,着急啊~~~ 难道要单独邮寄?已经Email给RS的工作人员啦,坐等答复 拆拆看:
nmg 嵌入式系统
KW41Z+IAR开发环境(通信MAC测试程序试跑)
本帖最后由 damiaa 于 2017-5-1 09:00 编辑 KW41Z+IAR开发环境(通信MAC测试程序试跑)1,打开IAR EWARM 7804或 7803 2,打开D:\nxp\kw41z\SDK_2.2_FRDM-KW41Z_IAR\boards\frdmkw41z\wireless_examples\smac\connectivity_test     目录不同的网友自行
damiaa NXP MCU
【TI C2000的使用经验】CMD文件解读
本帖最后由 ltbytyn 于 2015-4-26 00:13 编辑 我们以问答的方式来分析一下CMD文件作用以及如何设置 1、为什么DSP里面有CMD文件,而普通的单片机却没有呢? 通常DSP内部集成了存储器或外部扩展存储器。存储器统一映射到程序空间或者数据空间。DSP中,存储器映射空间除SRAM和flash外还有保留空间(可用于扩展外部存储器与外设),比较杂乱。DSP的编译器自身不能定
ltbytyn 微控制器 MCU
关于USB2.0的拔插切换
是否用TS3USB31这类高速模拟开关来切换DM/DP就可以了? 看3.0的协议,完整的插入/拔出过程要检测VBus时序,如果只切数据线必定不满足要求。但是早期USB1.0/1.1似乎只用切数据线。 所以很好奇,如果host与device之间的数据线断开,Windows系统会是什么反应?是正常叮咚一声弹出设备,还是弹气泡提示设备出现问题;数据线重新导通,是正常叮咚一声检测到插入设备,还
Ejack1979 综合技术交流
E522.41充电&通信
o输入电压范围6V~32V(瞬时42V); o可选开关频率:250kHz, 500kHz, 1MHz或2MHz; oUSB充电器固定5V±3%输出电压,七档可选线路补偿功能; o可编程输出电流范围:0.5/1A/1.5A/2.5A,以及可选的输出限流模式和调节模式; oI2C接口可配置不同工作模式以及故障诊断功能; o兼容USB2.0高速接口,并提供数据端口保护功能; o兼容BC1.2
fjsh2188 下载中心专版

评论

登录/注册

意见反馈

求资源

回顶部
查找数据手册?

EEWorld Datasheet 技术支持

热门活动

相关视频

可能感兴趣器件

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版 版权声明

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2022 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
×