一種24V電源電流型PWM控制器設計

引言

電壓型PWM是指控制器按反饋電壓來調節(jié)輸出脈寬，而電流型PWM是指控制器按反饋電流來調節(jié)輸出脈寬。電流型PWM是在脈寬比較器的輸入端，直接用流過輸出電感線圈電流的信號與誤差放大器輸出信號進行比較，從而調節(jié)占空比，使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結構上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關電源的電壓調整率、負載調整率和瞬態(tài)響應特性都有提高，是目前比較理想的新型PWM控制器。

1 雙環(huán)電流型PWM控制器工作原理

雙環(huán)24V電源電流型脈寬調制(PWM)控制器是在普通電壓反饋PWM控制環(huán)內部增加了電流反饋的控制環(huán)節(jié)，因而除了包含電壓型PWM控制器的功能外，還能檢測開關電流或電感電流，實現(xiàn)電壓電流的雙環(huán)控制。雙環(huán)電流型PWM控制器電路原理如圖1所示。

從圖1可以看出，24V電源電流型控制器有兩個控制閉合環(huán)路：一個是輸出電壓反饋誤差放大器A，用于與基準電壓比較后產生誤差電壓;另一個是變壓器初級(電感)中電流在Rs上產生的電壓與誤差電壓進行比較，產生調制脈沖的脈寬，使得誤差信號對峰值電感電流起著實際控制作用。

系統(tǒng)工作過程如下：假定輸入電壓下降，整流后的直流電壓下降，經電感延遲使輸出電壓下降，經誤差放大器延遲，Vea上升，占空比變化，從而維持輸出電壓不變，在電流環(huán)中電感的峰值電流也隨輸入電壓下降，電感電流的斜率di/dt下降，導致斜坡電壓推遲到達Vea，使PWM占空比加大，起到調整輸出電壓的作用。由于既對電壓又對電流起控制作用，所以控制效果較好在實際中得到廣泛應用。

2 雙環(huán)電流型PWM控制器的特點

a)由于輸入電壓Vi的變化立即反映為電感電流的變化，不經過誤差放大器就能在比較器中改變輸出脈沖寬度(電流控制環(huán))，因而使得系統(tǒng)的電壓調整率非常好，可達到0.01%/V，能夠與線性移壓器相比。

b)由于24V電源雙環(huán)控制系統(tǒng)內在的快速響應和高穩(wěn)定性，反饋回路的增益較高，不會造成穩(wěn)定性與增益的矛盾，使輸出電壓有很高的精度。

c)由于Rs上感應出峰值電感電流，只要Rs上電平達到1V，PWM控制器就立即關閉，形成逐個脈沖限流電路，使得在任何輸入電壓和負載瞬態(tài)變化時，功率開關管的峰值電流被控制在一定范圍內，在過載和短路時對主開關管起到有效保護。

d)誤差放大器用于控制，由于負載變化造成的輸出電壓變化，使得當負載減小時電壓升高的幅度大大減小，明顯改善了負載調整率。

e)由于系統(tǒng)的內環(huán)是一個良好的受控電流放大器，所以把電流取樣信號轉變成的電壓信號和一個公共電壓誤差放大器的輸出信號相比較，就可以實現(xiàn)并聯(lián)均流，因而系統(tǒng)并聯(lián)較易實現(xiàn)。

3 雙環(huán)電流型PWM控制器功率因數(shù)校正

正是基于以上特點，電流型PWM控制器在實際應用中被越來越廣泛地采用。對它采用功率因數(shù)校正技術，可以有效地減少高次諧波對電網(wǎng)的干擾，減小功耗，具有較大的實際意義。

3.1 功率因數(shù)校正方法

功率因數(shù)校正主要有兩種方法：一種是將電網(wǎng)上公用負載端并接一個專用的功率變換器，對無功和諧波進行補償;另一種是將負載的整流電路與濾波電容之間增加一個功率變換電路，將輸入電流校正成與電網(wǎng)電壓相近的正弦波。實現(xiàn)功率因數(shù)校正在CCM和DCM下可采用乘法器和電壓跟隨器實現(xiàn)，框圖如圖2所示。