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采用PWM技術(shù)控制的DC/DC變換器

作者: 時(shí)間:2012-10-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
  開關(guān)型變換器有兩種工作方式:一種是保持開關(guān)工作周期工不變,控制開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間莎。n的脈沖寬度調(diào)制()方式;另一種是保持導(dǎo)通時(shí)間ton不變,改變開關(guān)工作周期幾的脈沖頻率調(diào)制(PFM)方式。脈沖寬度調(diào)制(變換器就是通過控制開關(guān)管重復(fù)通/斷的工作方式把一種直流電壓(電流)變換為高頻方波電壓(電流),再經(jīng)過整流平波后變?yōu)榱硪环N直流電壓(電流)輸出。 變換器由功率開關(guān)管、整流二極管、濾波電路和PWM控制電路等組成。其輸入、輸出間需要進(jìn)行電氣隔離時(shí),可采用變壓器進(jìn)行隔離和升、降壓。PWM DC/DC變換器的工作原理如圖1所示。由于開關(guān)工作頻率的提高,濾波電感L、變壓器T等磁性元件及濾波電容C等都可以小型化。

  圖1 PWM DC/DC變換器的基本工作原理

  圖2 變換器開關(guān)工作的波形

  PWM DC/DC變換器的開關(guān)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(guān)器件峰值電流。由這些信號可以構(gòu)成單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)反饋系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)流及恒定功率的目的,同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)一些附帶的過流保護(hù)、抗偏磁、均流等功能。

  一般來講,正激型高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源主電路可用如圖3所示的降壓斬波器簡化表示,UG表示控制電路的PWM輸出驅(qū)動信號。根據(jù)選用的PWM反饋控制模式的不同,電路中的輸入電壓UIN、輸出電壓UOUT、開關(guān)器件電流(由b點(diǎn)引出)、電感電流(由c點(diǎn)引出或d點(diǎn)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(shí),通常經(jīng)過如圖4所示的電路進(jìn)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。如圖4所示的電路中,電壓運(yùn)算放大器(e/a)的作用如下。

  圖3 正激型高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源主電路

  圖4 輸出電壓控制電路圖


 ?、賹⑤敵鲭妷号c給定電壓UREF的差值進(jìn)行放大及反饋,以保證穩(wěn)態(tài)時(shí)的穩(wěn)壓精度。該運(yùn)放的直流放大增益理論上為無窮大,實(shí)際上為運(yùn)放的開環(huán)放大增益。

 ?、趯⒏哳l開關(guān)穩(wěn)壓電源主電路輸出端附帶有較寬頻帶開關(guān)噪聲成分的直流電壓信號轉(zhuǎn)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?yàn)殚_關(guān)噪聲的頻率較高,幅值較大,若高頻開關(guān)噪聲衰減不夠,則穩(wěn)態(tài)反饋不穩(wěn);若高頻開關(guān)噪聲衰減過大,則動態(tài)響應(yīng)較慢。雖然互相矛盾,但是對電壓誤差運(yùn)算放大器的基本設(shè)計(jì)原則仍是“低頻增益要高,高頻增益要低”。

 ?、蹖φ麄€(gè)閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行校正,以使閉環(huán)系統(tǒng)能穩(wěn)定工作。

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