开关电源中的前馈电压控制模式.docVIP

2005 年 12 月 25 日 第 22 卷 第 6 期 通信电源技术 Te lecom Powe r Techno logie s D ec. 25 , 2005 Vo l. 22 No. 6 28 文章编号 : 1009 23664 ( 2005 ) 06 20028 204 变换与控制 开关电源中的前馈电压控制模式 陈小明 ,韦忠朝 (华中科技大学电气与电子工程学院 , 湖北 武汉 430074 ) 摘要 :开关电源的控制方法是电源设计中重要的一环 。电压控制方式一直是其中重要的一种方式 , 它有着设计实现都非常简单的优点 。文中介绍了前馈方式对电压控制模式的影响 ,对其控制的基 本原理和性能进行了分析 。 关键词 :开关电源 ;电压控制 ;前馈 中图分类号 : TN86 TN710 文献标识码 : A Feedforwa rd Vo lta ge C on tro l for Sw itch in g M ode Power Supp ly CH EN X iao2m ing, W E I Zhong2chao ( Co llege of E lec trica l E lec tron ic Enginee ring, HU ST, W uhan 430074 , Ch ina) A b stra c t: The vo ltage con tro l fo r powe r supp ly is ve ry impo rtan t fo r its imp lem en t is re la tive ly conven2 ana ly2 ien t. Th is p ap e r in troduce s an vo ltage feedfo rwa rd con tro l techn ique wh ich u sed in powe r supp ly, ze s its op e ra tion p rinc ip le and p e rfo rm ance. Key word s: sw itch ing mode powe r supp ly; vo ltage con tro l; feedfo rwa rd 1 传统的电压控制模式 开关电源的应用始于 20 世纪 60 年代 ,随之产 生的最早的一种稳压控制模式就是电压反馈控制模 式 。电压控制模式只有一个电压环 ,设计起来相对 比较容易 ,其产生 PWM 波的原理也相对来说比其 它的 控 制 模 式 要 简 单 一 些 。这 种 控 制 方 式 产 生 PWM 波的基本原理图如图 1 ( a)所示 。 误差 放大 器 产生 一个 控 制信 号 UC , 它 作 用 于 PWM 比较器 ,与控制芯片内部振荡器产生的幅值固 定的锯齿 波 比较 产生 一 个 PWM 信 号 。这 路 PWM 信号再经过与时钟脉冲的作用之后产生最终用来控 制功率开关管的占空比可调的 PWM 信号 。它的自 动稳压调节的实现完全是靠反馈即误差放大器来实 现 ,当负载电流减小或直流输入电压升高时 ,都会引 起输出电压的升高 ,这时系统的反馈电压增大 ,控制 信号 UC减小 ,使得输出的脉宽变窄从而使得输出电 压降低 。如图 1 ( b)所示 。 图 1 传统的电压控制模式 这种电压控制方式的优点是 : ( 1 ) 单环反馈使系统的设计分析比较简单 。 ( 2 ) 当系统稳定运行时 ,增大锯齿波的幅值可 以使系统有较好的噪声裕量 。 ( 3 ) 对于多输出系统提供了良好的调节特性 。 它的缺点在于 : 收稿日期 : 2005 206 224 作者简介 : 陈小明 ( 1981 - ) ,男 ,湖北荆门人 ,硕士研究生 , 研究方向为电力电子技术及其应用 。 ( 1 ) 这种控制方式是输入电压的前馈和输出电 压的反馈相结合来控制占空比的动态调节性能 ,使 系统能迅速对输入和输出端的波动作出反应 。 ( 2 ) 时钟信号参与控制系统的最大占空比 ,将 占空比控制在所设定的范围内 ,防止起动时产生过 大的电流 。电容的充电过程只能在时钟信号 C lock 为低电平时才能发生 ,所以通过设定时钟信号的脉 宽就可以设定电源工作时的最大占空比 ,而老的电 压控制模式中时钟信号仅用来产生锯齿波 。 ( 3 ) 每一个开关周期中由于输入电压的参与 , 使得系统在每个开关周期内可以对主电路中流过的 电流起限制作用 。 ( 4 ) 可以很容易地实现系统的软起动 。 当输入电压固定时 ,输出电压波动的调节由误 差放大器单独完成 。如图 3 ( a)中 ,当输出电压由于 一定的原因而变高时 ,误差放大器的输出 UC变小 , Cr上的充电斜率不变 ,但是