Onderzoek naar subharmonische oscillatie in de piekstroommodus van schakelvoedingen
DC-DC-schakelende voedingen worden op grote schaal gebruikt op het gebied van elektronica, elektrische apparatuur en huishoudelijke apparaten vanwege hun voordelen van kleine afmetingen, lichtgewicht, hoge efficiëntie en stabiele prestaties, en zijn een periode van snelle ontwikkeling ingegaan. DC-DC-schakelende voedingen gebruiken vermogenshalfgeleiders als schakelaars om de uitgangsspanning aan te passen 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 onderverdeeld in piekstroomregeling en gemiddelde stroomregeling. De voordelen van piekstroom zijn: 1) snelle transiënte gesloten-lusrespons en snelle transiënte respons op veranderingen in ingangsspanning en uitgangsbelasting; 2) De regelkring is eenvoudig te ontwerpen; 3) Heeft een eenvoudige automatische magnetische balansfunctie; 4) Heeft een onmiddellijke piekstroombegrenzingsfunctie, enz. De piekinductorstroom kan echter subharmonische oscillaties in het systeem veroorzaken. Hoewel veel literatuur dit tot op zekere hoogte heeft geïntroduceerd, hebben ze subharmonische oscillaties niet systematisch bestudeerd, vooral hun oorzaken en specifieke circuitimplementaties. Dit artikel zal een systematische studie uitvoeren naar subharmonische oscillaties.
Oorzaak van de 1e harmonische oscillatie
Door de PWM-modulatie-piekstroommodus-schakelende voeding als voorbeeld te nemen (zoals weergegeven in figuur 1, en de down-slope-compensatiestructuur wordt gegeven), worden de oorzaken van subharmonische oscillatie in detail geanalyseerd vanuit verschillende perspectieven.
Voor de huidige regelmodus van de binnenlus toont Figuur 2 de variatie van de inductorstroom wanneer de systeemwerkcyclus groter is dan 50% en de inductorstroom een kleine stap ondergaat. De ononderbroken lijn vertegenwoordigt de golfvorm van de inductorstroom tijdens normale werking van het systeem, en de stippellijn vertegenwoordigt de werkelijke werkgolfvorm van de inductorstroom. Het is te zien dat: 1) de inductantiestroomfout in de volgende klokcyclus groter is dan die in de voorgaande cyclus, wat aangeeft dat het inductantiestroomfoutsignaal oscilleert en divergeert, en dat het systeem onstabiel is; 2) De oscillatieperiode is tweemaal de schakelperiode, wat betekent dat de oscillatiefrequentie de helft is van de schakelfrequentie. Dit is de oorsprong van de naam subharmonische oscillatie. Figuur 3 toont de variatie van de inductorstroom wanneer de werkcyclus van het systeem groter is dan 50% en er een kleine stap AD in de werkcyclus zit. Het is duidelijk dat het systeem ook subharmonische oscillatie vertoont. Wanneer de werkcyclus van het systeem minder dan 50% bedraagt, hoewel verstoringen in de spoelstroom of werkcyclus ook oscillaties in het spoelstroomfoutsignaal kunnen veroorzaken, behoort deze oscillatie tot de vervaloscillatie. Het systeem is stabiel.
