開關電源峰值電流模式次諧波振蕩研究
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2 斜坡補償方式及電路實現
前文從幾個方面研究了次諧波振蕩產生的原因，并且指出斜坡補償能防止系統出次諧波振蕩，現研究補償方式及其具體電路實現。開關電源斜坡補償分為上斜坡補償與下斜坡補償2種方式。圖6為下斜坡補償原理，給出了下斜坡補償時占空比大于50％的電感峰值電流波形(電流微小擾動作為激勵信號)。與圖2相比，僅Ve從水平直線改為下斜坡。從圖6可以看出，引入斜坡補償后，電流誤差信號每經過一個時鐘周期，幅度成比例衰減，最后消失。圖7為上斜坡補償原理，給出了占空比大于50％的電感峰值電流波形。其補償原理就是在電感峰值電流a上疊加上斜坡補償電流b，形成檢測電流c，使占空比小于50％，穩定系統。由于上斜坡補償電路實現相對簡單，一般采用上斜坡補償。
對于斜坡補償，斜率越大，振蕩衰減越快，但補償斜率過大，會造成過補償。過補償會加劇斜坡補償對系統開關電流限制指標的影響，從而降低系統的帶載能力；另一方面，過補償會影響系統瞬態響應特性。通常選擇斜坡補償斜率需根據需要折中考慮。對于Buck和Flyback轉換器，補償斜坡一般取峰值電流下降斜率m2即Vout／L，由于輸出電壓恒定，所以補償值便于計算并恒定；對于Boost電路，補償斜坡也一般取峰值電流下降斜率m2，即(Vout-Vin)/L但由于輸入電壓隨電網變化，從而要求補償值跟隨輸入電壓的變化，此時若為了電路設計簡單，強迫斜坡斜率固定，則可能出現過補償或欠補償現象，降低電路性能并導致波形畸變。本文引用地址：http://www.104case.com/article/181153.htm
因Buck與Flyback轉換器斜坡補償原理電路實現基本相同，因此本文只給出了一種上斜坡補償的Flyback斜坡補償電路(圖8所示)。圖9為本文第二作者提出的一種升壓型轉換器自調節斜坡補償電路。采用Hspice仿真軟件分別對圖8和圖9進行仿真，仿真結果分別如圖10和圖11所示。圖10的振蕩器頻率為100 kHz。m1為檢測電流曲線，其從0慢慢上升到40μA。虛線a,b和c代表具有不同斜率的斜坡補償信號，線A，B和C分別為疊加后的曲線。從圖10可看出：通過改變電阻R5和R4的比值，可以得到具有不同斜坡的補償信號。圖11中，Vsense為電感上的峰值電流流過檢測電阻所產生的電壓，Vslope為經上斜坡補償后的檢測電流流過檢測電阻所產生的電壓。從圖11可以看出，不同的輸入電壓對應不同的補償斜坡，并且斜坡變化與(Vout-Vin)的變化成正比即達到了自調節功能。
3 結論
本文對峰值電流模式開關電源的次諧波振蕩從定性和定量2個角度分別進行了系統研究，當占空比大于50％時，系統的電流環在1／2開關頻率處出現振蕩，引入斜坡補償后能保證電流環路增益的傳輸函數在1／2開關頻率處具有較好的相位裕度，保證系統穩定。最后分析了上斜坡補償和下斜坡補償2種避免次諧波振蕩的方法，并基于3種最基本的開關電源拓撲(Buck，Flyback和Boost)給出了具體的斜坡補償電路及仿真結果。
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