开关电源中的电流型控制模式

少了元器件的数量和成本，这对提高开关电源的功率密度，实现小型化，模块化具有重要的意义。

32电流型控制模式的缺点

1)占空比大于50％时系统可能出现不稳定性，可能会产生次谐波振荡；另外，在电路拓扑结构选择上也有局限，在升压型和降压－升压型电路中，由于储能电感不在输出端，存在峰值电流与平均电流的误差。

2)对噪声敏感，抗噪声性差。因为电感处于连续储能电流状态，开关器件的电流信号的上升斜坡斜率通常较小，电流信号上的较小的噪声就很容易使得控制误动作，改变关断时刻，使系统进入次谐波振荡。

图3单端正激式开关电源

图4单端正激式电路各相关点波形

图5D0.5时的波形

图6D>0.5时的波形

图7D>0.5时加斜波补偿后的波形

3)在要求输入／输出隔离的电路类型中，对隔离变压器的设计要求较高。例如在单端正激式电路中，为保证从开关管上取样的电流斜波具有一定的斜率，要求变压器初级的电感量较小，但这样会使励磁电流增加，效率下降。因此需要协调好二者的关系。

4）电流型控制不大适合于半桥型开关电源。这是因为在半桥式电路中，通过桥臂2只电容的放电维持变压器初级绕组的伏－秒平衡；当电流型控制通过改变占空比而纠正伏－秒不平衡时，会导致这2只电容放电不平衡，使电容分压偏离中心点，然而电流型控制在此情况下试图进一步改变占空比，使电容分压更加偏离中心点，形成恶性循环。

4电流型控制模式中的斜波补偿

4.1电流型控制存在问题的改善

针对电流型控制中的主要缺点，目前许多电流型控制PWM芯片均提供了斜波补偿功能，它可以有效改善电流型控制中存在的以下几个问题：

1）开环不稳定性电流型电源的占空比大于50％时，就存在电流控制内环工作不稳定的问题。如果给电流控制内环增加一个斜波补偿信号，则变换器可以在任何脉冲占空比情况下正常工作。斜波补偿工作原理如下所述。

图5表示了由误差电压Ue控制的电流型变换器的波形，假如由于某种原因,产生一个拢动电流ΔI加至电感电流IL，当占空比0.5时，从图5所示可以看出这个拢动ΔI将随时间的变化而减小；但当占空比>0.5时，这个拢动将随时间增加而增加，如图6所示。扰动量的增加可能会导致电路工作的不稳定，产生次谐波振荡。扰动量的变化可用数学表达式表示为：

ΔI1=－ΔI0式中：m1，m2分别是电感电流上升和下降的斜率；

ΔI1表示经过一个周期后扰动量的大小。

为了消除这种振荡，可引入斜率为－m的斜波信号，如图7所示。这个斜波电压既可加至电流波形上，也可以从误差电压中减去。这样一来，扰动量变为：

ΔI1=－ΔI0在100％占空比时求解这个方程有：

m>m2为了保证电流环路稳定工作，应使斜波补偿信号的斜率大于电流波形下降斜率m2的1/2，从而保证变换器的占空比大于50％时变换器能稳定工作。

2）减小峰值电感电流与平均电流的误差电流模式控制是一种固定时钟开启、峰值电流关断的控制方法。因为峰值电流(流过功率开关或电感上)在实际电路中容易进行采样，而且在逻辑上与平均电感电流大小变化相一致。但是，电感电流与输出平均电流之间存在一定的误差，峰值电感电流的大小不能与平均电感电流大小一一对应，因为在占空比不同的情况下，相同的峰值电感电流可以对应不同的平均电感电流，如图8所示。

而平均电感电流是唯一决定输出电压大小的因素。与消除次谐波振荡的方法类似，利用斜波补偿可以去除不同占空比对平均电感电流大小的影响，使得所控制的峰值电感电流最后收敛于平均电感电流，如图9所示。

图8不同占空比时，相同峰值电感电流对应的平均电感电流

图9利用斜波补偿消除不同占空比对平均电感电流的影响

(a)斜波补偿加至2端 (b)斜波补偿加至3端

图10利用UC1824/43的2种斜波补偿方法

3）提高电流检测精度由于在电流型控制中依靠对电感电流上升斜波的检测完成控制，所以若电流变化率较大，可以提供较好的抗噪声干扰能力和为电流比较器提供较好的信号电平。而采用斜波补偿的方法，等于人为地改善了电感电流上升斜率，使其具有类似于电压控制模式抗噪声裕度较大的优点。

4.2电流型控制的斜波补偿实例

美国UNITRODE公司生产的电流型PWM控制芯片UC1842/43，具有外电路简单，成本较低等优点。关于它的电性能与典型应用这里不再赘述，只简单介绍一下进行斜波补偿的方法。图10说明了UC1842/43的2种斜波补偿方法：

第一种如图10（a）所示，从斜波端（即脚4振荡器输出端）接一个电阻R1至误差放大器反相输入端（脚2），于是误差放大器输出呈斜波状，再与采样电流比较。第二种方法如图10(b)所示