電流模式的缺點(diǎn)和存在的問題

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電流模式的缺點(diǎn)和存在的問題

從圖可見，電源適配器電流模式保持開關(guān)管峰值電流恒定，即電源適配器控制輸出電感電流峰值也恒定，以確保輸出所要求的直流平均負(fù)載電流，從而保持所對(duì)應(yīng)的直流輸出電壓與電壓誤差放大器確定的輸出電壓值一致。
直流負(fù)載電流是輸出電感電流的平均值，而恒定開關(guān)管電流峰值只是恒定了電感電流的峰值，并不能保證電感電流的平均值恒定，即無法保持輸出負(fù)載電流的恒定。這樣，在上述的未改進(jìn)的電流模式電路中，直流輸入電壓的變化會(huì)引起直流輸出電壓的瞬時(shí)變化，經(jīng)過短暫延時(shí)后，這個(gè)輸出電壓變化會(huì)被誤差放大器外反饋環(huán)調(diào)整。因?yàn)檎沁@個(gè)電壓反饋環(huán)后面確定輸出電壓。
補(bǔ)充：這涉及到“峰值與平均值的比值”問題，此問題來源于保持電感峰值電流恒定不能保證其平均電流恒定，原因在于占空比的改變會(huì)改變平均電流，而峰值電流卻保持不變。在寬范圍的占空比變化時(shí)，將導(dǎo)致次諧波不穩(wěn)定問題，但可通過斜率補(bǔ)償加以解決。
盡管如此攝像機(jī)電源適配器控制峰值電流的內(nèi)環(huán)，能保持電感峰值電流恒定，卻不一定能提供與輸出電壓對(duì)應(yīng)的正確的電感平均電流，從而導(dǎo)致輸出電壓的再次變化。反復(fù)的調(diào)整會(huì)造成輸入電壓變化時(shí)輸出電壓產(chǎn)生振蕩，并且會(huì)維持一段時(shí)間。至于具體情形，可以用圖中輸出電感電流的上升和下降斜率來解釋。

電源適配器電流模式存在的問題。
（a）不同輸入電壓下的輸出電感電流波形。在電流模式下，電感峰值電流是恒定的。直流輸入電壓較低時(shí)，較大，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的電感平均電流為l；隨著直流輸入電壓的升高，導(dǎo)通時(shí)間會(huì)減小以維持輸出恒定。但是對(duì)應(yīng)的電感平均電流L比L小。由于輸出電壓和電感電流的平均值（而非峰值）相關(guān)，輸入電壓變化時(shí)會(huì)引起振蕩。m2為電感電流的下降斜率，m1是低壓輸入時(shí)電感電流的上升斜率，m1是高壓輸入時(shí)電感電流的上升斜率。
（b）占空比小于0.5時(shí)，初始電感電流擾動(dòng)l1到下個(gè)周期會(huì)導(dǎo)致更小的l2，直到后面消失。
（c）占空比大于0.5時(shí)，電感電流初始擾動(dòng)l3到下個(gè)周期會(huì)導(dǎo)致更大的擾動(dòng)L4，后面衰減但形成振蕩。

圖顯示出電流模式電感電流在兩種不同輸入電壓下的上升和下降斜率。m2是下降斜率：m2=dI/dt=V。/L。可見，它不隨輸入電壓改變。輸入電壓較高時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間L較短；輸入電壓較低時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間t較長。
由于晶體管的峰值電流受PwM比較器限制，所以電感峰值電流是恒定的，如圖所示。電壓外環(huán)保持輸出電壓V，不變，使比較器的直流輸入V恒定。而恒定的V使V峰值不變，從而使品體管和輸出電感的峰值電流也是恒定的。
如圖所示，穩(wěn)態(tài)下，導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)輸出電感上電流上升的值和關(guān)斷時(shí)間內(nèi)電流下降的值是相等的。如果不相等，輸出電感兩端就會(huì)有直流電壓。因?yàn)橐呀?jīng)假設(shè)電感的電阻可忽略，所以它是無法承受直流電壓的。從圖可見，直流輸入較低時(shí)的電感平均電流值要比輸入較高時(shí)的值大，這可定量地從下面等式的分析中得出。

從式可知，由于反饋環(huán)保持V1乘積恒定，所以輸入電壓低時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間長，輸出電感的平均電流Iav高。
又由于直流輸出電壓與電感電流的平均值而非峰值成正比，所以當(dāng)輸入電壓下降，電流內(nèi)環(huán)使脈寬增加時(shí)，會(huì)造成直流輸出電壓過高；而反饋外環(huán)又使脈寬減少，電壓下降。這樣，直流輸出被反饋環(huán)反復(fù)調(diào)整形成振蕩。
但這種現(xiàn)象不會(huì)在只控制輸出電壓的電壓模式中出現(xiàn)。在電壓模式中，由于直流輸出電壓與電感電流的平均值相關(guān)而不是與其峰值成正比，保持輸出電壓恒定與保持電感平均電流恒定不會(huì)發(fā)生矛盾。

電源適配器對(duì)輸出電感電流擾動(dòng)的響應(yīng)

圖示出了電流模式會(huì)引起振蕩的第二個(gè)原因。如圖所示，電源適配器在恒定輸入電壓下，如果由于某種原因產(chǎn)生了初始擾動(dòng)電流M1，則經(jīng)過第一個(gè)下降沿后，電流會(huì)偏移△2。此外，如圖所示，若占空比小于50%（m2<m1），則輸出擾動(dòng)Ml2會(huì)小于輸入擾動(dòng)M1，那么經(jīng)過幾個(gè)周期以后，擾動(dòng)就會(huì)自動(dòng)消除。但若如圖所示，占空比大于50%（m2>m1），則經(jīng)過一個(gè)周期后輸出擾動(dòng)△就會(huì)比輸入擾動(dòng)M更大。這個(gè)干擾情況充電器生產(chǎn)廠家也可根據(jù)圖定量分析。設(shè)電流出現(xiàn)微小擾動(dòng)△1，則電流上升到原來的峰值的時(shí)間將提前，變化量d=△l1／m2
從擾動(dòng)后的電感電流的下降沿可見，對(duì)應(yīng)原導(dǎo)通結(jié)束時(shí)刻，后面電流比原來電流降低了△I2

若m2大于m1，則干擾將連續(xù)增加，從而引起振蕩。

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| 發(fā)布時(shí)間：2019.04.19 來源：電源適配器廠家

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