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電流型PWM控制器與電壓型PWM控制器的比較

UC3844 是美國UNITRODE 公司生產(chǎn)的高性能電流型脈寬調(diào)制器(PWM) 控制器。早期的PWM 控制器是電壓控制型的,常用的電壓型PWM 控制器有TL494 、TL495 、SG3524 、SG3525 等。電壓型PWM 是指控制器按反饋電壓來調(diào)節(jié)輸出脈寬,電流型PWM 是指控制器按反饋電流來調(diào)節(jié)輸出脈寬。電流型PWM 是在脈寬比較器的輸入端,直接用流過輸出電感線圈電流的信號與誤差放大器輸出信號進(jìn)行比較,從而調(diào)節(jié)占空比,使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)、電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng),因此,無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率
和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高,是目前比較理想的新型PWM 控制器。
1  電流型PWM控制與電壓型PWM 控制原理及性能比較
1. 1  電壓型PWM控制
電壓型PWM 控制系統(tǒng)框圖如圖1 所示。電源輸出反饋電壓Uf與基準(zhǔn)電壓Ug 比較放大得到誤差電壓Ue,該誤差電壓再與鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波信號進(jìn)行比較,產(chǎn)生占空比變化的矩形波驅(qū)動信號。這種結(jié)構(gòu)屬于典型的單閉環(huán)系統(tǒng),缺點(diǎn)是控制過程中主電路的電流沒有參入輸出控制。由于電感的作用,電流滯后于電壓的變化,因而系統(tǒng)響應(yīng)速度慢,穩(wěn)定性差。
 
1. 2  電流型PWM控制
電流型PWM 正是針對電壓PWM 型的缺點(diǎn)發(fā)展起來的。它在原有的電壓環(huán)上增加了電流反饋環(huán)節(jié),構(gòu)成電壓電流雙閉環(huán)控制。內(nèi)環(huán)為電流控制環(huán),外環(huán)為電壓控制環(huán)。無論電流的變化,還是電壓的變化,都會使PWM 輸出脈沖占空比發(fā)生變化。這種控制方式可改善系統(tǒng)的電壓調(diào)整率,提高系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)速度,增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。其控制系統(tǒng)框圖如圖2 所示。
 
1. 3  電流型PWM控制的優(yōu)點(diǎn)
電壓調(diào)整率好。輸入電壓的變化立即引起電感電流的變化,電感電流的變化立即反映到電流控制回路而被抑制。不像電壓控制要經(jīng)過輸出電壓反饋到誤差放大器,然后再調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程,所以響應(yīng)快。如果輸入電壓的變化是持續(xù)的,電壓反饋環(huán)也起作用,因而可以達(dá)到較高的線形調(diào)整率。 
負(fù)載調(diào)整率好。由于電壓誤差放大器可專門用于控制占空比,以適應(yīng)負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化,因而可大大改善負(fù)載調(diào)整率。 
系統(tǒng)穩(wěn)定性好。從控制理論的角度講,電壓控制單閉環(huán)系統(tǒng)是一個無條件的二階穩(wěn)定系統(tǒng)。而電流控制雙閉環(huán)系統(tǒng)是一個無條件的一階穩(wěn)定系統(tǒng),系統(tǒng)穩(wěn)定性好。


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