dcdc變換器的pwm控制技術(shù)

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1、DC/DC變換器的PWM控制技術(shù)DC/DC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，新吋地把能量以磁場(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)DC/DC變換。實(shí)現(xiàn)能呆從源到負(fù)載的變換需要復(fù)雜的控制技術(shù)。現(xiàn)在，人多數(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

2、因數(shù)（6）是“on”吋間（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H.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DC/DC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（L）=1/2（LI2f）o隨著頻率的提高，為保持柜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）=1/2（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)

3、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)載特性諸因索選定的。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)用丁?DC/DC變換器。1.降壓變換器降壓變換器將一輸入電壓變

4、換成一較低的穩(wěn)定輸出電壓。輸出電壓（Vout）和輸入電壓（Vin）的關(guān)系為：VoutA/in=6（占空因數(shù)）Vin>Vout2.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：VouVVin=1/（1-6）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：VouVVin=-5/（1-6）Vin>

5、Vout

6、4.Cuk變換器Cuk（“丘克”）變換器將一?輸入電壓變換成一穩(wěn)定反相較低值或較高值輸出電壓（電壓值取決于占空因數(shù)）。輸出電壓輸入電壓的關(guān)系為：Vout/Vin=-8/（1-6）

7、Vin

8、>

9、

10、Vout

11、,5<0.5

12、Vin

13、<

14、Vout

15、,5>0.5隔離開關(guān)變換器冇很多隔離開關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但其中三種比較通用，它們是：逆向變換器、止向變換器、推挽變換器。在這些電路屮，從輸入電源到負(fù)載的能量轉(zhuǎn)換是通過(guò)一個(gè)變壓器或具他磁通耦合磁性元件實(shí)現(xiàn)的。1.逆向隔離變換器逆向隔離變換器將一輸入電壓變換成一穩(wěn)定的取決于變壓器匝數(shù)比的較低值或較高值輸出電壓。輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系式為：Vout/Vin=（1/N）（6/（1-8））Vin>Vout或Vin式中N為變壓器匝數(shù)比。2.正向隔離變換器正向隔離變換器將一輸入電壓變換成一穩(wěn)定的取決于變壓器匝數(shù)比的較低值或較高值輸出電壓。輸出電壓和

16、輸入電壓關(guān)系為：Vout/Vin=（1/N）8Vin>Vout或Vin3.推挽隔離變換器推挽隔離變換器將一輸入電壓變換成一穩(wěn)定較低值輸岀電壓。它們的關(guān)系為：VouVVin=（2/N）6Vin>VoutPWM控制技術(shù)控制開關(guān)DC/DC變換器的反饋回路和穩(wěn)壓特性有兩種方法：電壓模式控制和電流模式控制。在電壓模式控制中，變換器的占空因數(shù)正比于實(shí)際輸出電壓與理想輸出電壓之間的誤差差值；在電流模式控制中，占空因數(shù)正比于額定輸出電壓與變換器控制電流函數(shù)Z間的誤差差值?？刂齐娏骺梢允欠歉綦x拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的開關(guān)電流或隔離拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的變壓器初級(jí)電流。電壓模式控制只響應(yīng)（調(diào)節(jié)變換器的占空因數(shù)）輸岀（負(fù)載）

17、電壓的變化。這意味著變換器為了響應(yīng)負(fù)載電流或輸入線電壓的變化，它必須“等待”負(fù)載電壓（負(fù)載調(diào)整）的相應(yīng)變化。這種等待/延遲會(huì)影響變換器的穩(wěn)壓特性，通?！暗却笔且粋€(gè)或多個(gè)開關(guān)周期。負(fù)載或輸入電壓擾動(dòng)會(huì)產(chǎn)生和應(yīng)（盡管不一定成比例）的輸出電壓干擾。在此電路中，A1是環(huán)路誤差放大器，A2是PWM比較器，A3是輸出驅(qū)動(dòng)器（少功率開關(guān)的接口）。斜波振蕩器提供輸出電壓VOSC,VOSC在變換器開關(guān)周期ts期間從0V到某最大值（對(duì)應(yīng)于最大占空因數(shù)）呈線性斜波。誤差放大器對(duì)精密溫度補(bǔ)