峰值電流CCM模式下占空比大于0.5時會出現(xiàn)次諧波震蕩,為消除震蕩需增加斜坡補償,準(zhǔn)備用仿真軟件對斜坡補償?shù)墓郊安煌r下的響應(yīng)進行驗證。
圖1-1 斜坡補償
圖1-2-2 Don小于0.5
電路最大占空比按小于0.5設(shè)計時當(dāng)出現(xiàn)擾動后電流會自動趨于穩(wěn)定,最大占空比設(shè)計的越小恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的速度越快。有資料說占空比超過0.38就需要加斜坡補償,這估計是從動態(tài)響應(yīng)的角度考慮的。
當(dāng)占空比按大于0.5設(shè)計時出現(xiàn)擾動后的波形如下:
圖1-2-3 Don大于0.5
占空比設(shè)計的越大對擾動信號的增幅也越大,如果不做相關(guān)處理電路最終會穩(wěn)定在一種次諧波震蕩的狀態(tài)。
將圖5-1的方框處放大,
圖5-2 臨界條件
當(dāng)滿足△X2<=△X1時次諧波震蕩是收斂的最終會趨于穩(wěn)定。為計算斜坡參數(shù)引入三個三角形:
圖5-3 計算斜坡m用到的三個三角形
圖5-3中用到的三個三角形分別為紅、綠、藍三角形,三個三角形的x軸參數(shù)一致,y軸參數(shù)既可以作為實際參數(shù)也可以代表波形斜率。
臨界條件為m>=(m2-m1)/2。
也可以將斜坡加到電流波形來分析,
圖5-4 電流波形加斜坡補償
電流波形加載斜坡后上升段的斜率變?yōu)?span>m1+m,下降段的斜率變?yōu)?span>m2-m(這里的m1、m2、m都為正數(shù),分別為上升、下降、補償斜率),如果保證上升段的斜率>=下降段的斜率則擾動可以收斂,既m1+m>=m2-m,推出m>=(m2-m1)/2相同的結(jié)論。
相關(guān)公式如下:
其中Rs為采樣電阻,Ts為開關(guān)周期,Vd輸出二極管壓降,n匝比,Lm初級電感量。
按公式先設(shè)置最小斜坡補償參數(shù),用Saber進行仿真如下:
圖5-5-1 最小斜坡補償對比
圖5-5-1仿真結(jié)果顯示在最小斜坡補償參數(shù)下電路可以收斂無次諧波震蕩。
略降低斜坡幅度取0.98Vx(n)后仿真結(jié)果如下:
圖5-5-2 次諧波震蕩對比
圖5-5-2中Saber仿真發(fā)生了次諧波震蕩,通過兩次仿真對比驗證了理論公式是準(zhǔn)確的。
斜坡補償Saber仿真文件:
/upload/community/2018/12/21/1545362299-27098.zip
斜坡補償?shù)牧硪粋€極限——最大補償斜率m<=m2。
圖6-1-1 最大斜坡補償
圖6-1-2 最大斜坡補償(電流補償)
搭建一個由PWM觸發(fā)的斜坡補償電路如下:
圖7-2 斜坡補償電路
圖中的電容C1為隔直電容,有和沒有這個電容的仿真結(jié)果如下:
圖7-3 帶隔直電容與非隔直電容波形對比
圖7-3中顯示帶隔直電容的電流檢測靈敏度更高些。
斜坡補償?shù)男甭视蒖C積分電路實現(xiàn),按圖7-2電路中的參數(shù)列公式如下:
圖7-4 補償斜率公式
同之前一樣,略降低補償斜率來驗證公式的準(zhǔn)確性,結(jié)果如下:
圖7-5 補償斜率小于臨界斜率發(fā)生次斜坡震蕩
斜坡補償中的另一個問題,補償比較過的情況:
圖7-6 臨界補償與過補償動態(tài)對比
斜坡補償使電路特性由電流模式偏向電壓模式,補償?shù)脑蕉嚯妷耗J皆酵怀?,從上圖的動態(tài)響應(yīng)結(jié)果可以看出紅色的臨界補償要比綠色虛線的過補償動態(tài)特性好一些。
前面的RC斜坡發(fā)生電路可以通過修改RC參數(shù)來調(diào)整補償斜率,如果是直接從Ct電容上取補償斜坡的則可以通過電阻R1、R2來調(diào)補償斜率,見下圖。
圖7-7 從Ct電容取補償斜坡
推導(dǎo)過程如下: