大家知道，峰值電流控制在占空比大于50%的時候容易出現(xiàn)次諧波振蕩，造成工作不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在給大家展示一下峰值電流控制模式的控制過程，至于具體的工作原理，可以參考上一篇文章。
控制框圖
控制波形
峰值電流控制模式保持開關管峰值電流的恒定，也就是控制輸出電感電流峰值的恒定，以確保輸出所要求的直流平均負載電流。用來保持所對應的直流輸出電壓與電壓誤差放大器給定的輸出電壓值一致。
直流負載電流是輸出電感電流的平均值，而恒定開關管峰值電流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，即無法保持輸出負載電流的恒定。這樣，在上述的未改進的電流模式電路中，直流輸入電壓的變化會引起直流輸出電壓的瞬時變化，經(jīng)過短暫延時后，這個輸出電壓變化會被誤差放大器外反饋環(huán)調(diào)整，達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。
這個就涉及到“峰值與平均值的比值”問題了，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改變平均電流，而峰值電流卻保持不變【見下面的圖】。
盡管如此，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應的正確的電感平均電流，從而導致輸出電壓的再次變化。反復的調(diào)整會造成輸入電壓變化時輸出電壓產(chǎn)生振蕩，并且會持續(xù)一段時間。在寬范圍的占空比變化時，將導致次諧波不穩(wěn)定問題。
這個是在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。直流輸入電壓最低時，ton最大，對應產(chǎn)生的電感平均電流為Iavl；隨著直流輸入電壓的升高，導通時間會減小以維持輸出恒定。但是對應的電感平均電流比
小。由于輸出電壓和電感電流的平均值（而非峰值）相關，所以當輸入電壓下降，電流內(nèi)環(huán)使脈寬增加時，會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)反復調(diào)整形成振蕩?！酒渲校?span>
為電感電流的下降斜率，
是低壓輸入時電感電流的上升斜率，
是高壓輸入時電感電流的上升斜率?！?/span>
另外一種引起次諧波振蕩的原因是在恒定輸入電壓下，如果由于某種原因產(chǎn)生了初始擾動電流，則經(jīng)過第一個下降沿后，電流會產(chǎn)生偏移
.
此時如果占空比小于50%（m2<m1），如下圖，則輸出擾動會小于輸入擾動
，那么經(jīng)過幾個周期之后，擾動就會自動消除。
如果占空比大于50%(m2>m1)，如下圖，則經(jīng)過一個控制周期之后，產(chǎn)生的偏移比初始擾動
要大，則干擾將連續(xù)增加，從而引起振蕩。
下圖是占空比大于50%情況下出現(xiàn)的次諧波振蕩波形
解決上述峰值電流控制模式兩個問題的方案就是引入斜率補償。
實現(xiàn)的原理是：在誤差放大器的輸出疊加一個斜率為-m的電壓，選擇合適的補償斜率m，則輸出電感的平均電流就和開關管的導通時間無關。圖中顯示的是電感電流的上升斜率m1和下降斜率m2。從電流模式的的原理我們知道，開關管導通時間從每個時鐘脈沖前沿開始到開關管的電流信號電壓達到誤差放大器輸出電壓Vcp時結(jié)束。斜率補償就是將一個從時鐘脈沖前沿開始且斜率為-m的電壓疊加到誤差放大器的輸出端。
那么這個斜率m該如何選擇計算呢？
對于極限情況下占空比為100%，此時m1=0，穩(wěn)定時必須滿足,這樣可以得出補償斜率必須滿足
如果選取補償斜率為電感電流下降沿的斜率m2，這樣擾動信號在一個周期內(nèi)就完成了對干擾信號的矯正。
當外加補償斜坡信號的斜率增加到一定程度，峰值電流模式控制就會轉(zhuǎn)化為電壓模式控制。因為若將斜坡補償信號完全用震蕩電路的三角波代替，就成為電壓模式控制，只不過此時的電流信號可以認為是一種電流前饋信號。當輸出電流減小，峰值電流模式控制就從原理上趨向于變?yōu)殡妷耗Ｊ娇刂?。當處于空載狀態(tài)，輸出電流為零并且斜坡補償信號幅值比較大的話，峰值電流模式控制就實際上變?yōu)殡妷耗Ｊ娇刂屏恕?/p>
還有就是斜率補償會影響峰值電流限制，而峰值電流限制會影響變換器的輸出容量。所以我們在進行設計時，必須確保輸出容量在輸入電壓范圍內(nèi)能滿足要求。
因為峰值電流控制的精確數(shù)學模型比較難以得到，主要因為電流模式控制有兩個反饋環(huán)（一個電壓反饋環(huán)和一個電流反饋環(huán)）。不同的研究人員提出了不同的建模方法，但至今還沒有公認統(tǒng)一的方法，不過比較有權威的是Middlebrook提出的一種簡化模型，大家如果有興趣可以去下載查看。
dsPIC33CK系列內(nèi)置有帶12bit DAC的高速模擬比較器，該DAC可以生成具有斜率補償?shù)牟ㄐ危缦?/p>
通過對寄存器的設置，可以產(chǎn)生不同斜率的波形，下面是經(jīng)過斜率補償后的實測波形，在峰值電流控制模式下占空比大于50%情況，沒有出現(xiàn)次諧波振蕩了。
參考文檔：開關電源設計 第三版
由于本人水平有限，難免有所錯誤，歡迎指正，謝謝！