高頻開關(guān)電源的電荷控制
1979年,A.Carpel提出了用電荷控制的DC/DC轉(zhuǎn)換器雙環(huán)控制系統(tǒng),圖1(a)為電荷控制反激式轉(zhuǎn)換器的原理電路,圖中未畫出電壓環(huán)。圖1(b)為工作波形。在電荷控制的模式中,檢測(cè)的是主開關(guān)管V的電流iv,然后經(jīng)過電容CB積分。電容電壓uT與電荷Q成正比,uT與其給定值Ue比較后,經(jīng)過PWM產(chǎn)生占空比Du。
圖1 電荷控制的DC/DC反激式轉(zhuǎn)換器
電荷控制是一種特殊的電流型控制。其工作原理是:在每個(gè)開關(guān)周期開始時(shí),主功率開關(guān)管V開通,在tON時(shí)間內(nèi),開關(guān)電流iv的積分為電荷Q,Q與開關(guān)電流iv的平均值Iv成正比,利用ton時(shí)間內(nèi)CT上的電荷量作為負(fù)反饋控制信號(hào)。當(dāng)電容q上的電壓峰值UT=Ue時(shí),主功率開關(guān)管V關(guān)斷,邏輯元件使控制電路中的開關(guān)V1閉合,電容CT放電。在一個(gè)開關(guān)周期的開始前放完電。電容CT在每個(gè)開關(guān)周期內(nèi)充、放電一次,即被控制的是一個(gè)周期內(nèi)的電荷。
電荷控制的特點(diǎn)是:開關(guān)噪聲較小,可以控制開關(guān)電流的平均值。對(duì)于Buck、Flyback等轉(zhuǎn)換器,其輸人電流是脈動(dòng)的,無法用平均電流型控制,否則需要較強(qiáng)的濾波器。因此電荷控制適合于在Buck轉(zhuǎn)換器和Fly,back型CCM模式的功率因數(shù)校正裝置中應(yīng)用。也可以用于諧振轉(zhuǎn)換器,而電流峰值和平均電流型控制,都不能應(yīng)用于諧振轉(zhuǎn)換器。
電荷控制的缺點(diǎn)是:電流環(huán)的穩(wěn)定性與輸人電壓及負(fù)載的變化有關(guān),其應(yīng)用也因此而受到限制。
1994年,W.Tang建立了電荷控制開關(guān)轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)分析模型。并將這種控制方法推廣應(yīng)用到多諧振正激式轉(zhuǎn)換器(有三個(gè)諧振元件的準(zhǔn)諧振轉(zhuǎn)換器)。20世紀(jì)末,國內(nèi)專業(yè)人士將這種控制原理成功地應(yīng)用于40V/50A的LCC諧振轉(zhuǎn)換器,并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。
評(píng)論