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(duì)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)的較大缺點(diǎn)是沒有電流反饋信號(hào)。電源適配器較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(hào)Uerror。此誤差電壓與鋸齒波發(fā)生器產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較，由PWM比較器輸出占空比變化的矩形波驅(qū)動(dòng)信號(hào)，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)，其較大的缺點(diǎn)是沒有電流反饋信號(hào)。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(hào)會(huì)有一定的延遲。然而對(duì)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(hào)變化時(shí)，會(huì)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)的較大不足之處。

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(cè)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(duì)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(cè)信號(hào)與誤差放大器的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(hào)都是數(shù)字形式的，在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。可將噪聲影響降到較低。
①采用逐個(gè)脈沖控制，動(dòng)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(cè)信號(hào)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(cè)電路對(duì)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(duì)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(dòng)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(cè)，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(duì)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(shì)，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(jìng)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(chǎng)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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