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開關電源次諧波振蕩怎么辦？

來源：發(fā)布時間：2019-06-28 點擊量：1915

開關電源次諧波振蕩怎么辦？

本文來介紹開關電源的次諧波振蕩，那就先來說說控制電路拓撲分為電流模式和電壓模式，電流模式控制因動態(tài)反應快、補償電路簡化、增益帶寬大、輸出電感小和易于均流等優(yōu)點而被廣泛應用。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)點為：1)暫態(tài)閉環(huán)響應比較快，對輸入電壓的變化和輸出負載的變化瞬態(tài)響應也比較快;2)控制環(huán)易于設計;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)出現次諧波振蕩，許多文獻雖對此進行一定的介紹，但都沒有對開關電源的次諧波振蕩進行系統(tǒng)研究，接下來就將對次諧波振蕩進行系統(tǒng)研究。

開關電源的次諧波振蕩產生原因以PWM調制峰值電流模式開關電源為例，對次諧波振蕩產生的原因從不同的角度進行詳細分析。對于電流內環(huán)控制模式，給出了當系統(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)振蕩周期為開關周期的2倍，即振蕩頻率為開關頻率的1/2，這就是次諧波振蕩名稱的由來。給出了當系統(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)同樣會出現次諧波振蕩。而當系統(tǒng)占空比小于50%時，雖然開關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電源次諧波振蕩產生的原因，現對其進行定量分析。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為誤差運放的輸出信號，當功率管MO導通即電感電流線性上升時，Vc隨之增加，反之當功率管M0關斷時，Vc隨之減小。當占空比在連續(xù)2個時鐘脈沖下存在不對稱時，系統(tǒng)將出現次諧波振蕩。

由環(huán)路穩(wěn)定性條件可知：在l/2開關頻率處，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，因此誤差運放的最大增益為：
開關電源的誤差運放的最大增益是占空比D和斜坡補償斜率m的函數，歸一化的誤差運放最大增益與D和m的關系可以看出：m=O(無補償)時，由于運放增益不能小于O，當占空比大于或等于50%時，系統(tǒng)就會出現次諧波振蕩;m=一m2/2時，D=100%才出現次諧波振蕩，但在實際電路中D<100%時就會出現振蕩;m=一m2時，誤差運放最大增益與占空比無關。當繼續(xù)增大m時，對環(huán)路的穩(wěn)定性影響不大，但過補償會影響系統(tǒng)瞬態(tài)響應特性。

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