电流控制型开关电源

电流控制型开关电源的制作

电流控制型开关电源

刘　岩　　常　佶　　田立欣

(内蒙古工业大学　呼和浩特　010062)

摘　要　介绍了电压控制型和电流控制型开关电源的基本原理及两者的优缺点比较,具体介绍了电流型控制芯片UC3846的应用体会。

关键词　电压型控制　电流型控制　开关电源

件下,闭环系统才能稳定工作。我们知道,开关电源的电流都要通过电感,对于电压信号有90°的相位延迟。而对于整个稳压电源系统来说,实际上是通过初级的励磁电流IP改变高频变压器中的磁通,以适应输入电压和负载的变化而保持输出电压恒定的要求。这种采样输出电压的方法实现控制,在调节过程中存在一定滞后,结果必然是响应速度慢、稳定性差,甚至在大信号变动时易产生振荡。3　电流型控制技术

1　引　言

由于线性电源重量、体积大;用金属量与能耗均高;开关电源体积小,重量轻,变换效率较高,对整机多项指标有良好影响,广泛地应用于计算机通信设备、控制装置及家用电器等多种电子设备中;且由于人们对大功率级和模块式冗余结构并联工作系统等的要求,使得开关电源从传统的电压控制型向着电流控制型的方向发展。2　电压型控制技术

目前应用相当广泛的传统的脉冲宽度调制(PWM)型开关稳压电源只对输出电压进行采样,作为反馈信号来实现闭环控制,例如TL494,SG3525等。下面结合图1说明电压型PWM控制的基本原理:电源输出电压V0与参考电压Vr比较放大,得到误差信号Ve,Ve又和锯齿波信号比较后,脉冲比较器输出一系列脉冲,这些脉冲的宽度随误差信号Ve的变化而变化,它是一种单环控制系统

。

图1　电压型控制开关电源的原理图

电压控制型开关电源是一个二阶系统,它有两个状态变量,即输出滤波电容器上的电压和输出滤波电感中的电流。二阶系统是一个有条件稳定系统,只有对控制回路进行精心设计,在满足一定条

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针对上述电压型控制的缺点,最近十几年发展起来了电流型控制技术。电流控制型开关变换器正是在传统的电压控制型的基础上,增加了一个内环——电流反馈环,使其成为一个双环控制系统,让电感上的电流不再是一个独立变量,从而使开关变换器的二阶模型去掉了电感电流而成为一阶系统。

图2所示为电流型控制的原理图。当时钟脉冲置位于锁存器时,电流信号VS跟误差放大器的输出电平Ve进行比较,然后去控制锁存器,输出脉冲驱动功率管导通,电源回路中的电流脉冲逐渐增大。当电流在采样电阻RS上的幅度达到Ve电平时,脉宽比较器状态翻转,锁存器复位,驱动撤除,功率管截止。线路就是这样逐个地检测和调节电流脉冲,达到控制电源输出的目的。

可见,无论是理论分析还是电路测试,都证明电流型控制比电压型控制有许多优点。主要是:

(1)对输入电压变化响应快,抗干扰性能强　电源输入电压的变化,必然会引起变压器初级电流上升的斜率的变化,如电压升高,则电流增长变快,反之则变慢。但是只要电流脉冲达到了预定的幅度,

电流控制型开关电源的制作

电流控制回路就动作,使得脉冲宽度发生改变,保证输出电压的稳定。在电压型控制电路中,检测电路对输入电压的变化没有直接反应,要到输出电压发生一定变化后,一般要在5～10周后才能响应输入电压的变化

。

因为电感中电流脉冲的幅值是与直流输出电流的平均值成比例的,因而电感的延迟作用就没有了。

电流控制型和电压控制型的开关电源相比有许多优点,但其本身也有缺点,如电感峰值电流与平均电流有误差;直流开环负载调整率较差。这些问题绝大部分可以采取适当措施后得到满意地解决,这就为电流型开关电源的普及和发展创造了条件。4　电流型PWM控制芯片UC3846

目前,国际上有很多种电流型PWM控制芯片,但在实际应用中最普遍的是用于单端电路的UC3842和用于双端电路的UC3846。由于篇幅有限,在此只把我们采用过的UC3846的特点和工作原理作一介绍,其内部框图及各工作点波形图,如图3(a)、(b)所示。它的主要特点:①重脉冲抑制

图2　电流型控制开关电源的原理图

(2)过流保护和可并联性　在电流控制型DC DC变换器中,由于内环采用了直接的电流峰值控

制技术,它可以及时、准确的检测输出或变压器以及开关管中的瞬态电流,自然形成了逐个电流脉冲检测电路。只要给定或限制参考电流,就可以准确地限制流过开关管和变压器中的最大电流,从而在输出过载或短路时保护了开关管和变压器。也可以有效的克服因输入电压的浪涌产生很大的尖峰电流而损坏功率开关管的这类故障。

同时,由于有了这个逐个电流脉冲限制的电流环,当多台开关电源并联运行时,每台电源都有独立的电流负反馈,并联输出电压有一个总的电压负反馈控制电路,使各个电流反馈系统有相同的电流参考值,这样就可以实现多台开关电源之间并联均流。这在当今电源规格要求繁多、电子设备整机可靠性要求提高的形式下,为模块化电源系统和电源冗余结构设计提供了捷径。

(3)变压器的磁通平衡　在半桥、全桥和推挽变换器中,电压型控制不能完全克服偏磁现象;电流型控制可以自动解决磁通不平衡的问题。这是因为它的内部电流环能使电流脉冲宽度虽不同,但幅值肯定 …… 此处隐藏：2956字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……