現(xiàn)在大多數(shù)開關電源的驅動芯片都是PWM控制器。
我想學習下PWM控制器原理:即控制方式;
我貼圖 大家來一起來討論。
現(xiàn)在大多數(shù)開關電源的驅動芯片都是PWM控制器。
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一、 PWM(脈沖寬度調制Pulse Width Modulation)原理:
脈沖寬度調制波通常由一列占空比不同的矩形脈沖構成,其占空比與信號的瞬時采樣值成比例。圖1所示為脈沖寬度調制系統(tǒng)的原理框圖和波形圖。該系統(tǒng)有一個比較器和一個周期為Ts的鋸齒波發(fā)生器組成。語音信號如果大于鋸齒波信號,比較器輸出正常數(shù)A,否則輸出0。因此,從圖1中可以看出,比較器輸出一列下降沿調制的脈沖寬度調制波。
通過圖1b的分析可以看出,生成的矩形脈沖的寬度取決于脈沖下降沿時刻t k時的語音信號幅度值。因而,采樣值之間的時間間隔是非均勻的。在系統(tǒng)的輸入端插入一個采樣保持電路可以得到均勻的采樣信號,但是對于實際中tk-kTs<的情況,均勻采樣和非均勻采樣差異非常小。如果假定采樣為均勻采樣,第k個矩形脈沖可以表示為:
(1)
其中,x{t}是離散化的語音信號;Ts是采樣周期; 是未調制寬度;m是調制指數(shù)。
然而,如果對矩形脈沖作如下近似:脈沖幅度為A,中心在t = k Ts處, 在相鄰脈沖間變化緩慢,則脈沖寬度調制波xp(t)可以表示為:
(2)
其中, 。無需作頻譜分析,由式(2)可以看出脈沖寬度信號由語音信號x(t)加上一個直流成分以及相位調制波構成。當 時,相位調制部分引起的信號交迭可以忽略,因此,脈沖寬度調制波可以直接通過低通濾波器進行解調。
開關電源五種PWM反饋控制模式
PWM開關穩(wěn)壓電源基本工作原理就是在輸入電壓變化、內部參數(shù)變化、外接負載變化的情況下,控制電路通過被控制信號與基準信號的差值進行閉環(huán)反饋,調節(jié)主電路開關器件.導通脈沖寬度,使得開關電源的輸出電壓或電流得到穩(wěn)定。PWM的開關頻率一般為恒定,控制取樣信號有:輸出電壓、輸入電壓、輸出電流、輸出電感電壓、開關器件峰值電流。由這些信號可以構成單環(huán)、雙環(huán)或多環(huán)反饋系統(tǒng),實現(xiàn)穩(wěn)壓、穩(wěn)流及恒定功率的目的,同可以實現(xiàn)一些附帶的過流保護、抗偏磁、均流等功能。PWM調制型開關電源有五種反饋控制模式。【17
圖2.10是開關電源PWM電壓型控制模式原理圖,VFB為輸出電壓通過
I也采樣后反饋電壓值,VR為參考電壓,M1為開關管。從圖中可以看出,
電壓模式控制只有一個電壓反饋閉環(huán),采用脈沖寬度調制法,即將電壓誤差
放大器采樣放大后緩慢變化的直流信號與恒定頻率的三角波的斜波比較,通
過脈沖寬度調制原理,得到適當?shù)拿}沖寬度。當輸入電壓突然變小或負載阻
抗突然變小時,因為主電路有較大的電容和電感相移延時作用,輸出電壓的
變小也延時滯后,輸出電壓變小的信息還要經(jīng)過電壓誤差放大器的補償電路
延時滯后,才能傳至PWM比較器將脈寬展寬。這兩個延時滯后作用是暫態(tài)
響應慢的主要原因。一1
電流模式控制又稱峰值電流模式控制。它的概念在60年代后期來源于具有原邊電流保護功能的單端自激式反激開關電源,在70年代后期才從學術上作深入地建模研究,直至80年代初期,第一批電流模式控制PWM集成電路的出現(xiàn)使得電流模式控制迅速推廣應用。UC3842是美國Unitorde公司在80年代初期研制的一種高性能單端輸出式電流控制型脈寬調制器芯片,可直接驅動雙極型晶體管、MOSFEF和IGBT等功率型半導體器件。近年來,由于大占空比時所需要的同步不失真斜波補償技術實現(xiàn)上的難度及抗噪聲性能差,電流模式控制面臨改善性能后的電壓模式控制的挑戰(zhàn)。
如圖2.11所示,是開關電源PWM電流型控制模式原理圖。誤差電壓信號送至PWM比較器后,與一個變化的其峰值代表輸出電感電流峰值的三角狀波形或梯形尖角狀合成波形信號比較,然后得到PWM脈沖關斷時刻。電流模式控制是一種固定時鐘開啟、峰值電流關斷的控制方法
TL494是美國德州儀器公司生產(chǎn)的一種電壓驅動型脈寬調制控制集成電路:
2 回路控制器工作原理
回路控制器的方框圖如圖2所示。被控制量(如壓力、流量、溫度等)通過傳感器交換為0~5V的電信號,作為閉環(huán)回路的反饋信號,通過有源簡單二階低通濾波電路進行平滑、除雜波干擾后送給TL494的誤差放大器I的IN+同相輸入端。設定輸入信號是由TL494的5V準電壓源經(jīng)一精密多圈電位器分壓,由電位器動端通過有源簡單二階低通濾波電路接TL49的誤差放大器I的IN-反相輸入端。反饋信號和設定信號通過TL494的誤差放大器I進行比較大,進而控制脈沖寬度,這個脈沖空度變化的輸出又經(jīng)過整流濾波電路及由集成運算放器構成的隔離放大電路進行平滑和放大處理,輸出一個與脈沖寬度成正比的、變化范圍為~10V的直流電壓。這個電壓就是所需要的輸出控制電壓,用它去控制執(zhí)行電路,及時調整被控制量,使被控制量始終與設定值保持一致,形成閉環(huán)單回路控制
時序圖:
電流模式控制又稱峰值電流模式控制 ???
那么平均電流模式控制算什么呢??