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電源適配器的控制電路

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電源適配器的控制電路

便攜式電子設(shè)備往往需要多種直流電壓，常用的電壓有±1.8V,±2.5V,±3.3V,±12V等，這此電壓不可能都由電池組提供。開關(guān)變換器的控制模式分為閉環(huán)和開環(huán)兩種。前饋補(bǔ)償是典型的開環(huán)控制，一般不單獨(dú)應(yīng)用于開關(guān)變換器的控制。閉環(huán)反饋控制常用的有電壓型控制和電流型控制兩大類。本文先對閉環(huán)控制里的電壓型控制和電流型控制進(jìn)行介紹，并列舉幾個(gè)比較典型的電源適配器控制芯片。

電壓模式PWM控制器
PWM控制技術(shù)主要分為兩種：一種是電壓模式PWM控制技術(shù)；另一種是電流模式PWM控制技術(shù)。由于采用單環(huán)控制系統(tǒng)，電壓模式控制系統(tǒng)的最大缺點(diǎn)是沒有電流反饋信號。電源適配器最初采用的是電壓模式PWM控制技術(shù)，其基本工作原理如圖所示。輸出電壓Uout與基準(zhǔn)電壓相比較后得到誤差信號Uerror。此誤差電壓與鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波信號進(jìn)行比較，由PWM比較器輸出占空比變化的矩形波驅(qū)動信號，這就是電壓模式PWM控制技術(shù)的工作原理。由于此系統(tǒng)是單環(huán)控制系統(tǒng)，其最大的缺點(diǎn)是沒有電流反饋信號。由于電源適配器的電流都要流經(jīng)電感，因此相應(yīng)的電壓信號會有一定的延遲。然而對于穩(wěn)壓電源來說，需要不斷地調(diào)節(jié)輸入電流，以適應(yīng)輸入電壓的變化和負(fù)載的需求，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。因此，僅采用采樣輸出電壓的方法是不夠的，其穩(wěn)壓響應(yīng)速度慢，甚至在大信號變化時(shí)，會因?yàn)楫a(chǎn)生振蕩而造成功率開關(guān)管的損壞等故障發(fā)生。這是電壓模式PWM控制技術(shù)的最大不足之處。

圖電壓模式PWM控制原理

具有代表性的電壓模式PWM控制器主要有TL494和SG3525等。

電流模式PWM控制器
電流型PWM控制技術(shù)適用于90Vac至265Vac的輸入電壓范圍提供高達(dá)3A輸出電流的5V，12V和20V輸出電壓分為峰值電流控制技術(shù)和平均電流控制技術(shù)。這兩種控制技術(shù)檢測并反饋的是一個(gè)導(dǎo)通周期內(nèi)電流變化的峰值和平均值。峰值電流型控制技術(shù)的特點(diǎn)是方便、快速，但是需要穩(wěn)定性補(bǔ)償；平均電流型控制技術(shù)的特點(diǎn)是穩(wěn)定可靠，但是響應(yīng)速度較慢，而且控制起來也比較復(fù)雜。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，峰值電流控制模式比平均電流控制模式應(yīng)用更為普遍。
電流模式PWM控制技術(shù)是針對電壓模式PWM控制技術(shù)的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的。所謂電流模式PWM控制，就是在PWM比較器的輸入端直接用輸出電感電流檢測信號與誤差放大器的輸出信號進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對輸出脈沖占空比的控制，使輸出電感的峰值電流跟隨誤差電壓變化。這種控制方式可以有效地改善電源適配器的電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率，也可以改善整個(gè)系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。電流模式PWM控制技術(shù)的工作原理如圖所示。

1.電流模式PWM控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換?？蓪⒃肼曈绊懡档阶畹汀?br /> ①采用逐個(gè)脈沖控制，動態(tài)響應(yīng)快，調(diào)節(jié)性能好。當(dāng)輸人線電壓或輸出負(fù)載變化時(shí)，馬上引起電感中電流的變化，檢測信號也隨之變化，脈沖寬度立即被調(diào)整，而在電壓模式控制技術(shù)中，檢測電路對輸人電壓的變化沒有直接的反應(yīng)，需要輸出電壓發(fā)生了一定的變化之后才能對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常需要5～10個(gè)工頻周期之后才能響應(yīng)輸入電壓的變化。
②一階系統(tǒng)穩(wěn)定性好，負(fù)載響應(yīng)速度快。
③具有自動限流作用，限流保護(hù)和過流保護(hù)容易實(shí)現(xiàn)。
④采用逐個(gè)電流脈沖峰值檢測，可以有效抑制變壓器偏磁引起的飽和問題。在全橋轉(zhuǎn)換器或推挽轉(zhuǎn)換器中，無須增加去磁耦合電容。而電壓模式PWM控制技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
⑤輸入線電壓的交流紋波可以比較大，減小了輸入濾波電容，可靠性也得到了提高。
⑥并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，均流效果好。
⑦功率因數(shù)高。

2.電流模式PWM控制技術(shù)的缺點(diǎn)
①電感峰值電流與輸出平均電流之間存在誤差，控制精度不高。
②對高頻噪聲衰減的速度較慢，抗高頻干擾能力差。
③不適用于半橋轉(zhuǎn)換器。

由于電流模式PWM控制技術(shù)與電壓模式PWM控制技術(shù)相比，具有不可比擬的優(yōu)勢，因此電流模式PWM控制器成為PWM控制器的主流，全球各大集成電路生產(chǎn)廠商競相研制并推出電流模式PWM控制器。比較具有代表性的電流模式PWM控制器有UC3843、UC3846/47、UC3823X、UC3825X和MC44603。這些高頻電源適配器PWM控制器目前仍活躍在市場上，被廣泛應(yīng)用，顯示出強(qiáng)大的生命力。

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| 發(fā)布時(shí)間：2019.07.26    來源：電源適配器廠家
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