開關(guān)電源斜坡補(bǔ)償?shù)脑敿?xì)推導(dǎo)
出處:電子發(fā)燒友 發(fā)布于:2023-07-17 17:15:48
直接進(jìn)入正題,如下圖以Buck為例。我們首先假設(shè),電感的電流波形以斜率m1上升,然后以斜率m2下降,在電感的電流達(dá)到峰值電流的時(shí)候限值電壓(頂上的電壓橫線)突然受到一個(gè)干擾時(shí)間為Δt,幅值為+ΔV的干擾后(限值電壓升高),電感峰值電流達(dá)到原本的峰值電流后在Δt時(shí)間內(nèi)繼續(xù)上升,上升的電流幅值為ΔI,隨后干擾消失,電感電流以m2的斜率下降,大致如下圖,下面來計(jì)算一下受到干擾后電流波形與原本的電流軌跡的差值ΔI1,ΔI2......ΔIn,是越來越大還是越來越小,越大則不穩(wěn)定,越小則穩(wěn)定。
上圖中虛線為受到干擾后的波形,實(shí)線為原本的波形軌跡
我們把實(shí)線的個(gè)峰值電流記做 i1
我們把虛線的個(gè)峰值電流記做 i1_1
i1_1 - i1=ΔI
我們把實(shí)線的第二個(gè)峰值電流記做 i2
我們把虛線的第二個(gè)峰值電流記做 i2_1
有
i2=i2_1 i1=in_1
然后我們把時(shí)間點(diǎn)t1垂直建立一個(gè)坐標(biāo)系,設(shè)時(shí)間軸t上的點(diǎn)t1為原點(diǎn)
可以看出i1以m2的斜率下降了時(shí)間toff,i1_1以m2的斜率下降了時(shí)間toff-Δt,可得出結(jié)論i1和i1_1下降到時(shí)間點(diǎn)t2后,i1_1比i1少下降了時(shí)間Δt
則i1_1比i1降低的電流為 Δt·m2
由于原來i1_1比i1就高出了ΔI i1_1 - i1=ΔI
則如上圖ΔI1=ΔI+Δt·m2
Δt是我們自己作的輔助時(shí)間線,為未知數(shù),我們需要先把時(shí)間Δt求出
Δt和ΔI和斜率m1很容易得到關(guān)系式
當(dāng)m2/m1>1時(shí),ΔIn會(huì)越來越大,導(dǎo)致不穩(wěn)定
然后我們假設(shè)電感電流波峰到波谷之間的電流差值為Δi(小寫i)
可得到如下結(jié)論
m2/m1>1時(shí)相當(dāng)于 D/(1-D)>1,也就時(shí)相當(dāng)于D>0.5時(shí)會(huì)不穩(wěn)定。
結(jié)論:Buck在不做任何處理的情況下占空比D>0.5將導(dǎo)致不穩(wěn)定。
下面我們分析一下,加入斜坡補(bǔ)償(在限值上加入一個(gè)斜率m3)的情況
如下圖所示
由于跟上面的分析基本類似,為了更簡潔下面主要看圖,盡量少用一點(diǎn)文字
實(shí)線和虛線到時(shí)間t2時(shí),實(shí)線和虛線都以斜率m2下降,虛線比實(shí)線多下降了時(shí)間Δt,然后原本虛線頂點(diǎn)比實(shí)線頂點(diǎn)高出電流i2可得到
再過一個(gè)周期后,如上圖
實(shí)線和虛線到時(shí)間t4時(shí),實(shí)線和虛線都以斜率m2下降,虛線比實(shí)線少下降了時(shí)間Δt1,然后原本虛線頂點(diǎn)比實(shí)線頂點(diǎn)低出電流i2_1
可得到
也可以從公式中看出,D<0.5時(shí),系統(tǒng)時(shí)恒穩(wěn)定的
再D>0.5時(shí)必須滿足
還可以引申一下,占空比D時(shí)1,我們?nèi)≌伎毡?來分析
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