开关电源PWM的五种反馈控制模式.pdf

【开关电源PWM的五种反馈控制模式】 开关电源的核心在于通过PWM（脉宽调制）技术来调整开关器件的导通时间，以维持输出电压或电流的稳定性。PWM的工作原理是利用反馈信号与基准信号的差值来调节开关器件的脉冲宽度，形成一个闭环控制系统。常见的控制取样信号包括输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压和开关器件峰值电流，这些信号可以构建单环、双环或多环反馈系统，以实现稳压、稳流和恒定功率的目标。 1. 电压模式控制PWM (VOLTAGE-MODE CONTROL PWM) 电压模式控制是最早期的PWM控制方法，适用于BUCK降压斩波器。该方法只有一个电压反馈闭环，通过比较电压误差放大器的直流信号与恒定频率的三角波，产生脉冲宽度调制信号。优点包括抗噪声裕量好、占空比调节无限制、多路输出电源的交互调节效应良好、易于设计调试。然而，其缺点是动态响应慢，尤其是输入电压和负载变化时，输出电压的响应会受到输出电容和电感的影响。为了改善动态响应，可以提高电压误差放大器的带宽或采用电压前馈控制，将输入电压变化直接影响脉冲宽度。 2. 峰值电流模式控制PWM (PEAK CURRENT-MODE CONTROL PWM) 电流模式控制源于七十年代，主要用于单端和推挽电路。它引入了原边电流保护，通过检测峰值电流来控制开关器件，提高了瞬态响应和噪声免疫能力。但随着技术发展，电压模式控制的改进，如加入输入电压前馈和多重电流保护，使得电流模式控制在某些方面不再占据优势，因为它在大占空比时的同步不失真斜坡补偿技术实现较复杂，且抗噪声性能较差。 除了电压模式和峰值电流模式，还有其他的反馈控制模式： 3. 平均电流模式控制：基于平均电流的控制，适用于需要精确电流控制的场合，例如LED驱动器。 4. 瞬态电流模式控制：专注于快速响应负载瞬变，适用于需要快速负载调整的应用。 5. 电流前馈模式控制：结合电流和电压模式的特性，提供对输入电压和负载变化的快速响应，同时保持良好的稳压性能。 在选择和设计开关电源时，需要根据具体应用的需求，比如动态响应、精度、稳定性以及保护功能，来决定采用哪种PWM反馈控制模式。对于科研和工程实践，了解这些模式的工作原理、优缺点以及应用场景，对于优化电源设计和仿真建模至关重要。