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開關(guān)電源次諧波振蕩怎么辦？

來源：發(fā)布時間：2019-06-28 點(diǎn)擊量：1927

開關(guān)電源次諧波振蕩怎么辦？

本文來介紹開關(guān)電源的次諧波振蕩，那就先來說說控制電路拓?fù)浞譃殡娏髂Ｊ胶碗妷耗Ｊ剑娏髂Ｊ娇刂埔騽討B(tài)反應(yīng)快、補(bǔ)償電路簡化、增益帶寬大、輸出電感小和易于均流等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。電流模式控制又分為峰值電流控制和平均電流控制，峰值電流的優(yōu)點(diǎn)為：1)暫態(tài)閉環(huán)響應(yīng)比較快，對輸入電壓的變化和輸出負(fù)載的變化瞬態(tài)響應(yīng)也比較快;2)控制環(huán)易于設(shè)計;3)具有簡單自動的磁平衡功能;4)具有瞬時峰值電流限流功能等。但是峰值電感電流可能會引起系統(tǒng)出現(xiàn)次諧波振蕩，許多文獻(xiàn)雖對此進(jìn)行一定的介紹，但都沒有對開關(guān)電源的次諧波振蕩進(jìn)行系統(tǒng)研究，接下來就將對次諧波振蕩進(jìn)行系統(tǒng)研究。

開關(guān)電源的次諧波振蕩產(chǎn)生原因以PWM調(diào)制峰值電流模式開關(guān)電源為例，對次諧波振蕩產(chǎn)生的原因從不同的角度進(jìn)行詳細(xì)分析。對于電流內(nèi)環(huán)控制模式，給出了當(dāng)系統(tǒng)占空比大于50%且電感電流發(fā)生微小階躍△厶時的電感電流變化情況，其中實線為系統(tǒng)正常工作時的電感電流波形，虛線為電感電流實際工作波形。開關(guān)電源的可以看出：1)后一個時鐘周期的電感電流誤差比前一個周期的電感電流誤差大，即電感電流誤差信號振蕩發(fā)散，系統(tǒng)不穩(wěn)定;2)振蕩周期為開關(guān)周期的2倍，即振蕩頻率為開關(guān)頻率的1/2，這就是次諧波振蕩名稱的由來。給出了當(dāng)系統(tǒng)占空比大于50%且占空比發(fā)生微小階躍AD時電感電流的變化情況，可以看出系統(tǒng)同樣會出現(xiàn)次諧波振蕩。而當(dāng)系統(tǒng)占空比小于50%時，雖然開關(guān)電源的電感電流或占空比的擾動同樣會引起電感電流誤差信號發(fā)生振蕩，但這種振蕩屬于衰減振蕩。系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

前面定性分析了開關(guān)電源次諧波振蕩產(chǎn)生的原因，現(xiàn)對其進(jìn)行定量分析。給出了占空比擾動引起電感峰值電流誤差信號變化情況，其中Vc為誤差運(yùn)放的輸出信號，當(dāng)功率管MO導(dǎo)通即電感電流線性上升時，Vc隨之增加，反之當(dāng)功率管M0關(guān)斷時，Vc隨之減小。當(dāng)占空比在連續(xù)2個時鐘脈沖下存在不對稱時，系統(tǒng)將出現(xiàn)次諧波振蕩。

由環(huán)路穩(wěn)定性條件可知：在l/2開關(guān)頻率處，環(huán)路相位裕度為零，此時若環(huán)路增益大于l，系統(tǒng)就會發(fā)生次諧波振蕩，因此誤差運(yùn)放的最大增益為：
開關(guān)電源的誤差運(yùn)放的最大增益是占空比D和斜坡補(bǔ)償斜率m的函數(shù)，歸一化的誤差運(yùn)放最大增益與D和m的關(guān)系可以看出：m=O(無補(bǔ)償)時，由于運(yùn)放增益不能小于O，當(dāng)占空比大于或等于50%時，系統(tǒng)就會出現(xiàn)次諧波振蕩;m=一m2/2時，D=100%才出現(xiàn)次諧波振蕩，但在實際電路中D<100%時就會出現(xiàn)振蕩;m=一m2時，誤差運(yùn)放最大增益與占空比無關(guān)。當(dāng)繼續(xù)增大m時，對環(huán)路的穩(wěn)定性影響不大，但過補(bǔ)償會影響系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)特性。

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