電流模式環(huán)路及調(diào)節(jié)

1、一、目的規(guī)范電流型控制PWM電源環(huán)路調(diào)試方法，提高調(diào)試效率。二、適用范圍適用于電流型控制PWM電路的調(diào)試。三、主要步驟1、開環(huán)占空比及工作振蕩頻率的調(diào)節(jié)2、輸出紋波的調(diào)節(jié)3、電流檢測波形的調(diào)節(jié)4、電壓環(huán)路參數(shù)的調(diào)節(jié)四、具體內(nèi)容1、開環(huán)占空比及工作振蕩頻率的調(diào)節(jié)1.1 概述對2843等系列脈寬調(diào)制器，其不同的振蕩R，C值組合可得到相同的工作頻率，但如果得到一定的開環(huán)占空比則只有一種固定的R，C組合?；鶞?zhǔn)電壓Vref（5V）通過定時(shí)電阻給定時(shí)電容充電，內(nèi)部電流源又使定時(shí)電容C放電，因此，開環(huán)最大占空比完全由定時(shí)電阻R和內(nèi)部電流源放電電流決定，放電電流固定，則開環(huán)最大占空比完全由定時(shí)電阻決定。工作頻

2、率與R，C的乘積成反比。1.2 調(diào)節(jié)方法及步驟選擇振蕩元件的第一步是確定要求的開環(huán)占空比。電阻R越大，開環(huán)占空比越大，此數(shù)據(jù)在各芯片資料中有具體的圖表及說明。調(diào)整定時(shí)電阻R使開環(huán)最大占空比達(dá)到要求后，再調(diào)整定時(shí)電容C，使開關(guān)頻率達(dá)到要求。注意：電源實(shí)際工作中最大占空比會(huì)有所變化，其隨著圖1，圖2中流過R2的電流減小而減小。故調(diào)節(jié)時(shí)需注意開環(huán)最大占空比和工作最大占空比之間的余量，工作最大占空比與開環(huán)最大占空比余量至少在4%及以上。對2843等開環(huán)最大占空比可達(dá)將近100%的系列，開環(huán)占空比若很大的話，在電源短路，起發(fā)放部門：開發(fā)部編制：審核：批準(zhǔn)：機(jī)等情況下對開關(guān)管及整流管等具有較大的壓力，故需

3、調(diào)節(jié)最大占空比。因芯片可輸出最大占空比接近100%，故振蕩電阻R值一般不可取太大，為達(dá)到所需的開關(guān)頻率，定時(shí)電容C則取值相應(yīng)大一些，限制其最大占空比在電源所需的范圍內(nèi)。對2846等開環(huán)最大占空比限制在50%以內(nèi)的系列，其定時(shí)電阻R取值不可太小，避免正常工作時(shí)已達(dá)到其限制的最大占空比，使環(huán)路無法調(diào)節(jié)。1.3 常用振蕩頻率的振蕩電阻與振蕩電容組合列表開環(huán)最大占空比的調(diào)節(jié)，需綜合考慮電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電源本身實(shí)際情況而定。下面列表說明較常用振蕩參數(shù)及所限開環(huán)最大占空比數(shù)據(jù)，僅供參考。表一：對28432842等開環(huán)占空比為100%的系列振蕩頻率f KHz定時(shí)電阻R（K）定時(shí)電容C（PF）開環(huán)最大百分比10

4、0K0.82K/3K3682/68245%0.82K103/33260%1K103/22268%1K2682/33273%150K0.82K/3K3682/22245%0.82K562/33260%1K472/33268%1K268273%200K0.82K/3K3682 45%0.82K332/33260%1K472/10268%1K2332/22273%（注：以上數(shù)據(jù)頻率誤差范圍±5KHz）表二：對2846等開環(huán)占空比為50%的系列振蕩頻率f KHz定時(shí)電阻R（K）定時(shí)電容C（PF）開環(huán)最大百分比74K18K15246%68K20K15247%62K22K15249% . . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . .108K 18K10246%100K 20K10247%92K 22K10249%（注：因我司常用高精度聚酯電容最小值為102，故表二所列數(shù)據(jù)較為局限，實(shí)際應(yīng)用時(shí)根據(jù)電源實(shí)際情況調(diào)整）2、輸出紋波的調(diào)節(jié)2.1 概述輸出濾波器對變換器的動(dòng)態(tài)性能影響較大。變換器的動(dòng)態(tài)性能往往由LC濾波環(huán)節(jié)參數(shù)決定。隨著L，C取值的降低，變換器功率級(jí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度可以得到顯著的提高。2.2 調(diào)節(jié)方法及步驟由以上分析可知，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)之前需預(yù)先調(diào)節(jié)輸出L，C的參數(shù)，使輸出紋波在指標(biāo)要求的范圍內(nèi)，且留有充足的余量。另外，電感調(diào)節(jié)需考慮到電流連續(xù)與不連續(xù)，電感飽和的

6、影響，電容調(diào)節(jié)需考慮紋波電流的降額等。對于一個(gè)變壓器同時(shí)有主路及一路磁飽和時(shí)，兩個(gè)環(huán)路先單獨(dú)調(diào)節(jié)。一般調(diào)節(jié)方式是：主路L，C取值降低（一般為續(xù)流電感感量降低），使動(dòng)態(tài)響應(yīng)速較快；而磁飽和一路的電感L值增大，電容C不可并聯(lián)過多（或使電容的ESR值不可太?。馆o路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢，與主路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度錯(cuò)開，有利于環(huán)路的調(diào)節(jié)。3、電流檢測波形的調(diào)節(jié)3.1 概述電流模式方式控制包括兩個(gè)控制環(huán)，一個(gè)內(nèi)部電流控制環(huán)和一個(gè)外部電壓控制環(huán)。電流模式控制為電流檢測波形與誤差放大器輸出電壓波形比較，當(dāng)電流波形幅值大于誤差放大器輸出電壓波形時(shí)，輸出關(guān)斷，以此控制工作占空比及輸出電壓。3.2 電流模式方式控制的優(yōu)

7、點(diǎn) 對輸入電壓響應(yīng)快，負(fù)載響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)性能好，逐個(gè)脈沖限制可簡化過流保護(hù)和短路保護(hù)，適用于負(fù)載或輸入電壓有突變或變化較大的情況。3.3 調(diào)節(jié)方法及步驟當(dāng)調(diào)測電源環(huán)路前，首先需調(diào)節(jié)PWM芯片電流波形，調(diào)節(jié)時(shí)要充分考慮功率限制的大小，使功率限制指標(biāo)在合理的范圍之內(nèi)，且電流波形峰值較高，斜率較大，這樣環(huán)路增益較小，環(huán)路不易受干擾，環(huán)路也較好調(diào)。2843等系列的電流波形斜率主要由輸出續(xù)流電感感量及反饋取樣電阻的大小決定，它們之間的關(guān)系是：輸出續(xù)流電感感量越大，電流波形斜率越??；反饋取樣電阻阻值越大，電流波形斜率越小。調(diào)節(jié)電流波形時(shí)需充分考慮輸出續(xù)流電感及取樣電阻的大小。調(diào)節(jié)此值時(shí)，以2843為例，電路

8、如圖1。其3腳波形為電流檢測放大器與斜坡補(bǔ)償所得兩個(gè)波形的求和。對于電流模式控制，電流檢測放大器所得波形應(yīng)占主要地位，斜坡補(bǔ)償電路只是一個(gè)補(bǔ)償作用，當(dāng)電路運(yùn)行中斜坡補(bǔ)償占主要地位時(shí)，電路其實(shí)成為電壓模式控制的電源，所以R1，C1的取值一定要注意。R1取值越小，C1的取值越大，斜坡補(bǔ)償作用越明顯。電阻R1一般取值10K以下，電容C1一般取值470Pf以下。當(dāng)工作占空比大于50%時(shí)，首先必須調(diào)節(jié)斜坡補(bǔ)償，且斜坡補(bǔ)償量要加的比較大。 電源空載或小載運(yùn)行時(shí)，因2843的3腳電流波形很平，幅值很小，此時(shí)環(huán)路最易受干擾，引起環(huán)路振蕩，通過稍增大C1加大補(bǔ)償，讓電流波形增大斜率，此時(shí)對環(huán)路的穩(wěn)定有很好的效果

9、。另外，也有電源環(huán)路補(bǔ)償電路取自2843芯片的輸出第6腳輸入供電電源第7腳及其他方式的，調(diào)節(jié)方法基本與上相同，略。8腳2843系列與16腳的2846系列調(diào)節(jié)方式基本相同，只是所調(diào)節(jié)的腳位不同，其電路圖2所示。R2 R2圖1 UC2843等系列斜坡補(bǔ)償處電路 圖2 UC2846等系列斜坡補(bǔ)償處電路4、電壓環(huán)路參數(shù)的調(diào)節(jié)4.1 概述環(huán)路的穩(wěn)定性直接影響電源本身性能，如EMC，噪音，效率等各指標(biāo)，也會(huì)對使用電源的系統(tǒng)造成一定程度的影響，甚至誤操作。環(huán)路穩(wěn)定性不好，也會(huì)大大降低電源本身使用時(shí)的可靠性及壽命，嚴(yán)重的會(huì)引起電源內(nèi)部功率管及其它功率器件炸毀，起火等危險(xiǎn)的情況。故環(huán)路穩(wěn)定性調(diào)測是電源調(diào)試過程中

10、較為重要的一項(xiàng)內(nèi)容。4.2 環(huán)路穩(wěn)定性判定的常用方法及我司常用電路環(huán)路穩(wěn)定性比較簡單的判斷方法是，測量電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)、開關(guān)管開關(guān)波形，或PWM芯片調(diào)整腳的波形。有關(guān)我司常用環(huán)路參數(shù)的電路圖如圖3，圖4，其中圖3為利用運(yùn)放做反饋穩(wěn)壓的，圖4為利用431做反饋穩(wěn)壓的。圖3 利用運(yùn)放做反饋穩(wěn)壓的電路圖 圖4 利用431作反饋穩(wěn)壓的電路圖4.3 動(dòng)態(tài)響應(yīng)的概念與波形介紹動(dòng)態(tài)響應(yīng)的測量可轉(zhuǎn)換輸出負(fù)載由其小載至滿載之中的任意范圍值來測量，通常由25%50%及50%75%等，如此的負(fù)載變化在設(shè)定的恢復(fù)時(shí)間結(jié)束時(shí)，電源由一種狀態(tài)變換至另一種狀態(tài)的恢復(fù)程度即為環(huán)路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。圖5（b）（c）為較為理想的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

11、波形軌跡。圖5（a）的轉(zhuǎn)換波形在方波的上升與下降邊緣，會(huì)引起開關(guān)的輸出電壓有“上沖”或“下沖” 的現(xiàn)象發(fā)生。如圖5（b）與（c）所示的波形，這些動(dòng)態(tài)的Vr電壓大小主要由輸出電容器的ESR值而定，然而恢復(fù)時(shí)間Tr基本為輸出濾波器與環(huán)路響應(yīng)的函數(shù)。圖5（c）所示電源做動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)的輸出曲線部分，這一部分由環(huán)路參數(shù)決定。圖5（c）所示的動(dòng)態(tài)響應(yīng)波形有利于環(huán)路的穩(wěn)定，適用于較高輸出電壓的動(dòng)態(tài)波形。圖5（b）與（c）的調(diào)節(jié)，也需視使用電源的系統(tǒng)靈敏度而決定，需綜合考慮。在電源做動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)，需注意此時(shí)初級(jí)開關(guān)管的Vds波形，其波形的上包絡(luò)線此時(shí)應(yīng)該和輸出端所測的動(dòng)態(tài)響應(yīng)波形基本相同，輸出波形上沖或下沖的的時(shí)

12、間與初級(jí)主開關(guān)管上沖或下沖的時(shí)間要相同。動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，一般初級(jí)開關(guān)管Vds 波形幅值也隨著升高，所以從電源可靠性角 圖5 動(dòng)態(tài)響應(yīng)波形度來講，較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)并不是很好，對于要求不是很高的系統(tǒng)，建議動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度調(diào)慢一些。具體到電源中動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快慢還需視客戶要求及使用電源的系統(tǒng)而定。若對于帶有精確監(jiān)控電源輸出電壓的系統(tǒng)，此時(shí)為了降低動(dòng)態(tài)響應(yīng)過沖值，其響應(yīng)時(shí)間一般都不會(huì)做太大，這樣即使電源在帶動(dòng)態(tài)負(fù)載時(shí)，一部分輸出電壓已超出或低于系統(tǒng)監(jiān)控的電壓范圍值，但若超出部分的時(shí)間小于監(jiān)控芯片的最小動(dòng)作時(shí)間，芯片也不會(huì)動(dòng)作，這樣有利于整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。4.4 影響環(huán)路的參數(shù)及調(diào)節(jié)圖3與圖4相對應(yīng)元器件對環(huán)路

13、的影響基本是相同的，下面只針對圖3的主要參數(shù)對環(huán)路的影響做一簡單介紹。 圖3中R1值越大，環(huán)路響應(yīng)速度越快，過沖值會(huì)相應(yīng)增大。C1值越大，環(huán)路響應(yīng)速度越慢，響應(yīng)時(shí)間 tr增加。一般R1取值5K以上，C1取值102及以上。C2值越大，環(huán)路響應(yīng)越慢，一般C2取值在幾百Pf左右，以上參數(shù)調(diào)節(jié)還需視電路實(shí)際情況而定。 4.5 PWM內(nèi)部運(yùn)放外圍參數(shù)的調(diào)節(jié)因2843系列1腳為補(bǔ)償端，外接阻容元件以補(bǔ)償誤差放大器的頻率特性。2腳是反饋端，將取樣電壓加至誤差放大器的反相輸入端，再與同相輸入端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差電壓。故1，2腳之間的參數(shù)對環(huán)路調(diào)節(jié)也很重要。一般調(diào)節(jié)1，2腳之間參數(shù)的目的：使電源增益降

14、低，環(huán)路響應(yīng)速度變慢，有利于環(huán)路的穩(wěn)定性及電源的可靠性。常用方式為1，2腳之間串聯(lián)R，C。R值越大，環(huán)路反應(yīng)速度越快，C值越大，環(huán)路反應(yīng)速度越慢。為降低環(huán)路的響應(yīng)速度，所以R一般取值幾十歐姆及以下，C一般取值102及以上。若根據(jù)電源的實(shí)際情況，需要較快環(huán)路響應(yīng)速度的話，此R與C值也可與上述有一定偏差。3846等16腳封裝系列7腳12腳與2843系列的1腳2腳基本是相同的，調(diào)節(jié)方式同2843，在此省略。4.6反饋環(huán)路的容差設(shè)計(jì)1：高低溫在電源所要求的高低溫范圍內(nèi)（加入一定的余量）及輸入電壓范圍內(nèi)，檢查電源環(huán)路的穩(wěn)定性。a：看主開關(guān)管Vds波形是否振蕩，b：其動(dòng)態(tài)響應(yīng)波形和電源常溫下是否變化過大，電源做動(dòng)態(tài)時(shí)是否經(jīng)過更多的阻尼振蕩才恢復(fù)，