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基于UC3846間接電流型控制直流變換器研究

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年02月11日  

本文分析研究了基于電感或變壓器繞組電壓積分的間接電流型控制技術,通過對電感或變壓器繞組的電壓積分,可以將交變的脈沖波積分成三角波,該只角波能表征開關電流的變化規律,因此可以作為pWM的三角載波,從而實現占空比的調節。文中以推挽正激變換器拓撲為例,對其進行了原理實驗研究。


1.間接電流型控制技術

傳統的電流型控制基于采樣電感電流,把它作為三角載波信號,實現電流反饋控制。間接電流型控制不需通過電阻取樣或者霍爾元件采樣電流,而是通過對電感的電壓積分重構電感電流,實現電流的間接取樣。這樣不僅可以避免因采樣電阻產生的損耗和雜波信號過大,使電路發生紊亂,而且無需采用體積較大的互感器,使電流型控制方案的實現更加簡單。更重要的是,引人了電壓積分的反饋使系統的性能具有明顯的優點,它能跟隨輸人電壓與輸出電壓的變化而變化。


以Boost變換器為例,分析電壓積分如何實現電流型控制技術。設定Boost電路工作的連續狀態下。其原理如圖1所示。



圖1中,uL是升壓電感副邊線圈兩端交變的電壓(為分析簡便,設原、副邊線圈匝比為1),在開關管VF導通和截止時,uL分別為Ui和Ui-Uo。輸出給積分器得到的三角波為:



實際上升壓電感L上的電壓分別為Ui和Ui-Uo時,電感電流iL的交流分量變化如下:



顯然,2、3式子可以看出,uS與電感電流iL中的交變分量成比例,而且變化規律也是一致的。因此實際上可以表征電感電流。而且uS的上升和下降斜率還與輸入和輸出電壓有關,當輸入電壓Ui或輸出電壓Uo變化時,將直接引起uS斜率的變化,使驅動脈沖信號的關斷時刻發生變化,從而起的調節占空比的作用。


從圖2中可以看出,RS觸發器的S端為高電平,開關管開通,升壓電感電壓為Ui。當輸入電壓Ui變小時,積分波形uS的斜率變小,與基準電壓的交截點后移,pWM比較器輸出波形,也就是使RS觸發器的R端延遲觸發,從而使占空比變大,保持輸出電壓不變。


上述是通過升壓電感的電壓積分重構電感電流。同樣,可以推演到帶有隔離電壓器的變換器電路拓撲中,利用變壓器原邊繞組獲得交變的脈沖波,積分后仍然能得到三角波。從而實現電感電流的取樣。


下面以推挽正激式電路為例說明通過對變壓器繞組上的交變電壓積分以獲得電感電流。其原理如圖3所示。


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