?UC3846間接電流型控制的分析

電流型控制模式是一種性能優(yōu)良的控制技術(shù)，與傳統(tǒng)的電壓型控制相比有許多優(yōu)點(diǎn)。該控制比傳統(tǒng)的峰值和平均值電流型控制在噪聲敏感和動(dòng)態(tài)范圍方面有顯著的優(yōu)勢(shì);在線性調(diào)整和寬負(fù)載范圍調(diào)整方面減少了控制的復(fù)雜性，解決了系統(tǒng)靜態(tài)精度與穩(wěn)定性之間的矛盾，使系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快和靜態(tài)精度高的特點(diǎn)。電壓積分間接電流型控制將會(huì)越來(lái)越多地為廣大用戶(hù)和廠商所采納。

2、間接電流型控制技術(shù)

傳統(tǒng)的電流型控制通?；诓蓸与姼须娏鳎g接電流型控制無(wú)需通過(guò)電阻或霍爾元件采樣電流，而是通過(guò)對(duì)電感的電壓積分重構(gòu)電感電流，實(shí)現(xiàn)電流的間接取樣。這樣，不僅可以避免因采樣電阻產(chǎn)生損耗和雜波信號(hào)過(guò)大而使電路發(fā)生紊亂，而且無(wú)需采用互感器，使電流型控制方案的實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單。更重要的是，由于引入的電壓積分反饋能跟隨輸入電壓與輸出電壓的變化而變化，從而使系統(tǒng)的性能具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

以Boost變換器為例，給出了間接電流型控制Boost型變換器原理圖。這里，設(shè)定Boost電路工作在連續(xù)狀態(tài)下。

uL—升壓電感L次級(jí)線圈兩端交變的電壓（為便于分析，設(shè)初、次級(jí)線圈匝比N=1）

當(dāng)開(kāi)關(guān)管VQ導(dǎo)通和截止時(shí)，uL分別為Ui和Ui-Uo。輸出給積分器得到的三角波為：

由式（1）、式（2）可知，us與iL‘成比例，且變化規(guī)律一致，因此實(shí)際上它可以表征iL。us的上升和下降斜率還與輸入電壓和輸出電壓有關(guān)，當(dāng)輸入電壓或輸出電壓變化時(shí)，將直接引起us斜率的變化，使驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的關(guān)斷時(shí)刻發(fā)生變化，從而起到調(diào)節(jié)占空比D的作用。間接電流型控制的占空比調(diào)節(jié)。

以上介紹了通過(guò)uL的積分重構(gòu)iL的方法。同樣，該方法可推演到帶隔離變壓器的變換器電路拓?fù)渲?，利用變壓器初?jí)繞組獲得交變的脈沖波，積分后仍然能得到三角波，從而實(shí)現(xiàn)iL的取樣。間接電流型控制的推挽正激式電路原理圖，及其繞組電壓積分原理波形。

需要指出的是，間接電流型控制技術(shù)與單周期控制技術(shù)在控制策略上有相似之處，但存在本質(zhì)的區(qū)別。單周期控制的關(guān)鍵技術(shù)在于采用了帶復(fù)位開(kāi)關(guān)的積分器，而間接電流型控制也是利用積分器，但積分器的輸入不是取自電感一側(cè)的電壓，而是其兩側(cè)的電壓，通常為交變的脈沖波，而輸出是三角波，因而不需積分器的復(fù)位。此外，間接電流型控制技術(shù)在電路拓?fù)涞倪m用性方面比單周期控制技術(shù)要廣，它可適用于任何形式的DC/DC變換器。但兩者的優(yōu)點(diǎn)是相同的，即對(duì)Ui的擾動(dòng)、Uo處負(fù)載的擾動(dòng)均有抑制能力，可以確保Uo的平均值恒定，其動(dòng)態(tài)性能均優(yōu)于電壓型、峰值電流型控制技術(shù)。

3、基于UC3846的間接電流型控制

UC3846是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的性能優(yōu)良、功能完善的電流型PWM控制芯片，但由于受功率主電路的分布參數(shù)、輸出整流二極管的反向恢復(fù)特性和開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)等影響，電流型控制PWM芯片會(huì)在開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通時(shí)刻出現(xiàn)較大的前沿噪聲信號(hào)。此外，當(dāng)UC3846的電流檢測(cè)放大器有輸出時(shí)，PWM驅(qū)動(dòng)波形的關(guān)斷時(shí)刻取決于電流峰值出現(xiàn)的時(shí)刻。因此，要處理好PWM載波信號(hào)，亦即電壓積分后的波形與時(shí)鐘信號(hào)的同步問(wèn)題。因此，需從推挽正激式電路的變壓器初級(jí)兩個(gè)繞組同時(shí)取電壓積分，先做差分放大，然后再積分，兩路積分波形經(jīng)全波整流電路，通過(guò)同相加法器，最后得到與時(shí)鐘信號(hào)同頻的梯形波信號(hào)。該梯形波信號(hào)不僅與時(shí)鐘信號(hào)即斜坡信號(hào)VCT同頻，而且與實(shí)際的iL波形同時(shí)到達(dá)峰值。圖4示出兩路積分波形的整流輸出波形。

采用上述方式可以消除前沿噪聲。當(dāng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通時(shí)，積分器開(kāi)始計(jì)算，三角波從負(fù)壓開(kāi)始上升，不會(huì)出現(xiàn)前沿噪聲問(wèn)題，提高了抗噪聲性能，與實(shí)際的iL完全一致，因而可以作為PWM的載波信號(hào)。

該方式對(duì)Ui的變化實(shí)質(zhì)上起到了前饋控制的作用，所以它比一般的PWM具有更快的瞬態(tài)響應(yīng)和更高的穩(wěn)定性。

4、設(shè)計(jì)實(shí)例

本文采用推挽正激式電路。Ui=18～32V，Uo=190V，開(kāi)關(guān)頻率fs=80kHz，輸出功率Po=1kW。給出實(shí)驗(yàn)波形。

通道1探頭有10倍的衰減，因而每格電壓幅值是圖中所示每格電壓數(shù)的10倍。

5、結(jié)論

采用電壓積分的間接電流型控制比傳統(tǒng)峰值和平均電流型控制技術(shù)在噪聲敏感性和動(dòng)態(tài)范圍上有顯著的優(yōu)勢(shì)。這種方法支持線性調(diào)整和寬負(fù)載范圍調(diào)整并減少了控制的復(fù)雜性，解決了系統(tǒng)靜態(tài)精度與穩(wěn)定度之間的矛盾，使系統(tǒng)具有快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和高的靜態(tài)精度。