Onderzoek naar subharmonische oscillatie in piekstroommodus van schakelende voeding
DC-DC-schakelende voeding wordt op grote schaal gebruikt op het gebied van elektronica, elektrische apparatuur en huishoudelijke apparaten vanwege de voordelen van kleine afmetingen, lichtgewicht, hoge efficiëntie en stabiele prestaties, en gaat een periode van snelle ontwikkeling in. De DC-DC-schakelende voeding gebruikt vermogenshalfgeleiders als schakelaars en past de uitgangsspanning aan door de werkcyclus van de schakelaars te regelen. De topologie van het stuurcircuit is verdeeld in stroommodus en spanningsmodus. Stroommodusregeling wordt veel gebruikt vanwege de voordelen ervan, zoals een snelle dynamische respons, een vereenvoudigd compensatiecircuit, een grote versterkingsbandbreedte, een kleine uitgangsinductie en het gemakkelijk delen van stroom. De stroommodusregeling is verder onderverdeeld in piekstroomregeling en gemiddelde stroomregeling. De voordelen van piekstroom zijn: 1) snelle voorbijgaande reactie met gesloten lus, evenals snelle voorbijgaande reactie op veranderingen in ingangsspanning en uitgangsbelasting; 2) De regelkring is eenvoudig te ontwerpen; 3) Uitgerust met eenvoudige en automatische magnetische balansfunctie; 4) Uitgerust met een onmiddellijke piekstroombegrenzingsfunctie, enz. Piekinductiestroom kan echter subharmonische oscillaties in het systeem veroorzaken. Hoewel dit in veel literatuur tot op zekere hoogte is geïntroduceerd, is er geen systematisch onderzoek gedaan naar subharmonische oscillaties, vooral naar hun oorzaken en specifieke circuitimplementatie. Dit artikel zal een systematische studie uitvoeren naar subharmonische oscillaties.
Oorzaken van 1e harmonische oscillatie
Door PWM-modulatie piekstroommodus schakelende voeding als voorbeeld te nemen (zoals weergegeven in figuur 1, en een down-slope-compensatiestructuur te bieden), wordt vanuit verschillende perspectieven een gedetailleerde analyse uitgevoerd van de oorzaken van subharmonische oscillatie.
Voor de huidige regelmodus van de binnenlus toont Figuur 2 de verandering van de inductantiestroom wanneer de systeemwerkcyclus groter is dan 50 procent en de inductantiestroom een kleine stap Δ ondergaat, waarbij de ononderbroken lijn de golfvorm van de inductantiestroom vertegenwoordigt tijdens normale systeemwerking, en de stippellijn vertegenwoordigt de werkelijke werkgolfvorm van de inductiestroom. Te zien is dat: 1) de inductantiestroomfout van de laatstgenoemde klokcyclus groter is dan de inductantiestroomfout van de voorgaande cyclus, dat wil zeggen dat het inductantiestroomfoutsignaal oscilleert en divergeert, en dat het systeem onstabiel is; 2) De oscillatieperiode is tweemaal de schakelperiode, dat wil zeggen dat de oscillatiefrequentie 1/2 van de schakelfrequentie is, wat de oorsprong is van de naam subharmonische oscillatie. Figuur 3 toont de variatie van de inductiestroom wanneer de werkcyclus van het systeem groter is dan 50 procent en er een kleine stap AD in de werkcyclus zit, wat aangeeft dat het systeem ook subharmonische oscillatie zal ervaren. Wanneer de werkcyclus van het systeem minder dan 50 procent bedraagt, hoewel verstoringen in de inductiestroom of werkcyclus ook oscillatie in het inductiestroomfoutsignaal kunnen veroorzaken, behoort deze oscillatie tot de verzwakkingsoscillatie. Het systeem is stabiel.
