具有恒功率特性的DC／DC變換器的研究

圖3a中兩個(gè)模塊輸出特性分別為：
U1=Uo1-I1Ro，U2=Uo2-I2Ro (1)
輸出電流的差值為：

可見，若在實(shí)際電源模塊中，既存在等效空載電壓不等，又存在輸出電阻不相同，這樣不均流的情況將更嚴(yán)重。因此，在恒壓工作區(qū)間采用主從跟隨法，電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制。
恒功率工作區(qū)間 類似恒壓工作區(qū)間，采用功率外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制。在保證每個(gè)模塊的輸出功率相等的同時(shí)，間接地實(shí)現(xiàn)了后級(jí)兩個(gè)Buck模塊輸出電流相等，實(shí)現(xiàn)了模塊間均流。
整機(jī)控制策略：恒流工作區(qū)間，由于變換器電壓和功率都未達(dá)到設(shè)定的基準(zhǔn)限制值，其電壓環(huán)和功率環(huán)的輸出均為正向飽和，反偏二極管截止不導(dǎo)通，此時(shí)只有電流環(huán)工作，跟隨外部電流給定基準(zhǔn)。當(dāng)負(fù)載電阻或電流給定基準(zhǔn)變化導(dǎo)致變換器輸出超過Uomax或Pomax時(shí)，電壓環(huán)或功率環(huán)退飽和，使補(bǔ)償器輸出電壓變低，反偏二極管導(dǎo)通，外部給定電流基準(zhǔn)被拉低，以此作為新的電流環(huán)基準(zhǔn)，變換器工作在恒壓或恒功率模式下，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在不同工作區(qū)間內(nèi)的均流。
2．3 模式切換分析
此時(shí)需考慮Buck在恒壓、恒流及恒功率間相互切換時(shí)對(duì)Buck變換器輸入及輸出的影響。以電感電流連續(xù)模式(CCM)下單相Buck電路為研究對(duì)象，分析如下：
開關(guān)管開通時(shí)：
uL=LdiL／dt=Uin-Uo，ic=CduC／dt=iL-Uo／Ro (5)
式中：iL為Buck電路中電感電流；uL為電感上電壓；iC為輸出濾波電容上通過的電流；Uin為輸入電壓；Uo和Ro分別為輸出電壓及負(fù)載電阻。
開關(guān)管關(guān)斷，二極管續(xù)流時(shí)：
uL=-Uo，iC=iL-Uo／Ro (6)
工作在CCM下，Buck電路輸入輸出電壓關(guān)系為：Uo=DUin，D為占空比。穩(wěn)態(tài)時(shí)Buck電路uL在一個(gè)周期內(nèi)的平均值為零，由式(5)，(6)和Uo=DUin可知，uL在一個(gè)周期內(nèi)的平均值公式為：
UL(Ts)=(Uin-Uo)D-Uo(1-D)=UinD-Uo=0 (7)
當(dāng)Buck的負(fù)載電阻從Ro變?yōu)镽1(對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)輸出電壓為U1，由于穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)切換的瞬間，控制環(huán)路存在一定的延時(shí)，D基本保持不變，此時(shí)u1在一個(gè)周期內(nèi)的平均值可表示為：
UL(Ts)=(Uin-U1)D-U1(1-D)=Uo-U1 (8)
根據(jù)式(8)，iL將會(huì)有較大的增加(Uo>U1)或減小(UoU1)，這樣會(huì)使補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)飽和，導(dǎo)致iL有較大尖峰或電路進(jìn)入斷續(xù)模式，造成電磁干擾及系統(tǒng)效率降低等一系列問題。