dcdc的pwm控制技術(shù)

1、DCDC的PWM控制技術(shù)DCDC變換器廣泛應(yīng)用于便攜裝置（如筆記本計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、尋呼機(jī)、PDA等）中。它有兩種類型，即線性變換器和開關(guān)變換器。開關(guān)變換器因具有效率高、靈活的正負(fù)極性和升降壓方式的特點(diǎn)，而備受人們的青睞。開關(guān)穩(wěn)壓器利用無(wú)源磁性元件和電容電路元件的能量存儲(chǔ)特性，從輸入電壓源獲取分離的能量，暫時(shí)地把能量以磁場(chǎng)形式存儲(chǔ)在電感器中，或以電場(chǎng)形式存儲(chǔ)在電容器中，然后將能量轉(zhuǎn)換到負(fù)載，實(shí)現(xiàn)DCDC變換。實(shí)現(xiàn)能量從源到負(fù)載的變換需要

2、復(fù)雜的控制技術(shù)?，F(xiàn)在，大多數(shù)采用PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)。從輸入電源提取的能量隨脈寬變化，在一固定周期內(nèi)保持平均能量轉(zhuǎn)換。PWM的占空因數(shù)（δ）是“on”時(shí)間（ton，從電源提取能量的時(shí)間）與總開關(guān)周期（T）之比。對(duì)于開關(guān)穩(wěn)壓器，其穩(wěn)定的輸出電壓正比于PWM占空因數(shù)，而且控制環(huán)路利用“大信號(hào)”占空因數(shù)做為對(duì)電源開關(guān)的控制信號(hào)。開關(guān)頻率和儲(chǔ)能元件DCDC變換器中，功率開關(guān)和儲(chǔ)能元件的物理尺寸直接受工作頻率影響。磁性元件所耦合的功率是：P

3、（L）=12（LI2f）。隨著頻率的提高，為保持恒定的功率所要求的電感相應(yīng)地減小。由于電感與磁性材料的面積和線匝數(shù)有關(guān)，所以可以減小電感器的物理尺寸。電容元件所耦合的功率是：P(c)=12(CV2f)，所以儲(chǔ)能電容器可實(shí)現(xiàn)類似的尺寸減小。元件尺寸的減小對(duì)于電源設(shè)計(jì)人員和系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)都是非常重要的，可使得開關(guān)電源占用較小的體積和印刷電路板面積。開關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)開關(guān)變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系指能用于轉(zhuǎn)換、控制和調(diào)節(jié)輸入電壓的功率開關(guān)元件和儲(chǔ)能

4、元件的不同配置。很多不同的開關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為兩種基本類型：非隔離型（在工作期間輸入源和輸出負(fù)載共用一個(gè)共同的電流通路）和隔離型（能量轉(zhuǎn)換是用一個(gè)相互耦合磁性元件（變壓器）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且從源到負(fù)載的耦合是借助于磁通而不是共同的電器）。變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是根據(jù)系統(tǒng)造價(jià)、性能指標(biāo)和輸入線輸出負(fù)載特性諸因素選定的。非隔離開關(guān)變換器有四種基本非隔離開關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用于DCDC變換器。1.降壓變換器降壓變換器將一輸入電壓變換成一較低的穩(wěn)定輸出電

5、壓。輸出電壓（Vout）和輸入電壓（Vin）的關(guān)系為：VoutVin=δ（占空因數(shù)）VinVout2.升壓變換器升壓變換器將一輸入電壓變換成一較高的穩(wěn)定輸出電壓。輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系為：VoutVin=1（1δ）Vin3.逆向變換器逆向變換器將一輸入電壓變換成一較低反相輸出電壓。輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為：為變換器的控制環(huán)路提供穩(wěn)定的反饋機(jī)構(gòu)。假若能有一種機(jī)械使PWM控制可以在單個(gè)變換周期內(nèi)響應(yīng)負(fù)載電流的變化，則“等待”問(wèn)題和與電壓

6、模式控制有關(guān)的相應(yīng)負(fù)載調(diào)整補(bǔ)償可以消除。用電流模式控制做到這點(diǎn)是可能的。電流模式控制把變換器分成兩條控制環(huán)路——電流控制通過(guò)內(nèi)部控制環(huán)路而電壓控制通過(guò)外部控制環(huán)路。其結(jié)果在逐個(gè)開關(guān)脈沖上不僅僅可以響應(yīng)負(fù)載電壓的變化而且也可響應(yīng)電流的變化。上圖示出一個(gè)典型的電流模式PWM控制電路。在此電路中，A1是電壓環(huán)路誤差放大器，A2是PWM比較器，A3是輸出驅(qū)動(dòng)器（與功率開關(guān)的接口）。振蕩器以開關(guān)頻率fs提供窄同步脈沖。它把PWM鎖存（G1）的輸出

7、（Q）置于邏輯高態(tài)并表示另一變換周期的開始。和電壓模式控制的情況一樣，誤差放大器A1對(duì)精密溫度補(bǔ)償基準(zhǔn)（VREF）和變換器輸出電壓分量Vout（R2（R1R2））之間的差值進(jìn)行比較。A1的輸出正比于基準(zhǔn)電壓和Vout之間的差值。假若輸出電壓為零，則A1輸出是它的最大值。假若輸出電壓超過(guò)Vout的調(diào)整范圍，則A1輸出將為（或接近）零。所以，當(dāng)變換器輸出正在調(diào)整時(shí)A1的輸出處在最大和最小值之間的某一平均值（VA）。此值對(duì)PWM比較器A2是反

8、相輸入，實(shí)質(zhì)上它變成電流反饋信號(hào)的基準(zhǔn)。注意，假若在A2的輸入上電壓大于其輸入上的電壓，則A2的輸出電壓是在其最小值（邏輯低態(tài)）。假若電阻器Rs感測(cè)到開關(guān)或初級(jí)電流，則呈現(xiàn)在A2輸入端的電壓Vs為IsRs，Vs電壓正比于開關(guān)電流。當(dāng)Vs值達(dá)到VA值時(shí)，A2輸出將轉(zhuǎn)換到它的最大值（邏輯高態(tài)）并復(fù)位PWM鎖存G1，使G1的輸出轉(zhuǎn)換到邏輯低態(tài)。這種作用確定整個(gè)開關(guān)周期期間的時(shí)間，在此期間G1的輸出是高態(tài)并確定變換器的占空因數(shù)。電流模式控制和電