스위칭 전원 공급 장치의 피크 전류 모드에서 저조파 발진에 대한 연구
DC-DC 스위칭 전원공급장치는 소형, 경량, 고효율, 안정적인 성능 등의 장점으로 인해 전자, 전기기기, 가전제품 분야에서 널리 사용되고 있으며, 급속한 발전기에 접어들고 있습니다. DC-DC 스위칭 전원 공급 장치는 전력 반도체를 스위치로 사용하고 스위치의 듀티 사이클을 제어하여 출력 전압을 조정합니다. 제어 회로 토폴로지는 전류 모드와 전압 모드로 구분됩니다. 전류 모드 제어는 빠른 동적 응답, 단순화된 보상 회로, 큰 이득 대역폭, 작은 출력 인덕턴스, 쉬운 전류 공유 등의 장점으로 인해 널리 사용됩니다. 전류 모드 제어는 다시 피크 전류 제어와 평균 전류 제어로 구분됩니다. 피크 전류의 장점은 다음과 같습니다. 1) 빠른 과도 폐쇄 루프 응답뿐만 아니라 입력 전압 및 출력 부하의 변화에 대한 빠른 과도 응답; 2) 제어 루프는 설계가 쉽습니다. 3) 간단하고 자동적인 자기 균형 기능을 갖추고 있습니다. 4) 순간 피크 전류 제한 기능 등을 갖추고 있습니다. 그러나 피크 인덕턴스 전류는 시스템에 저조파 발진을 일으킬 수 있습니다. 많은 문헌에서 이를 어느 정도 소개하고 있지만, 저조파 진동, 특히 그 원인과 구체적인 회로 구현에 대한 체계적인 연구는 이루어지지 않았습니다. 이 기사에서는 저조파 진동에 대한 체계적인 연구를 수행합니다.
1차 고조파 진동의 원인
PWM 변조 피크 전류 모드 스위칭 전원 공급 장치(그림 1 참조, 하향 경사 보상 구조 제공)를 예로 들어 저조파 발진의 원인에 대한 다양한 관점에서 자세한 분석을 수행합니다.
전류 내부 루프 제어 모드의 경우 그림 2는 시스템 듀티 사이클이 50%보다 크고 인덕턴스 전류가 작은 단계 Δ를 겪을 때 인덕턴스 전류 변화를 보여줍니다. 여기서 실선은 정상적인 시스템 작동 중 인덕턴스 전류 파형을 나타냅니다. 점선은 인덕턴스 전류의 실제 작동 파형을 나타냅니다. 1) 후자 클록 사이클의 인덕턴스 전류 오류가 이전 사이클의 인덕턴스 전류 오류보다 큽니다. 즉, 인덕턴스 전류 오류 신호가 진동 및 발산하여 시스템이 불안정하다는 것을 알 수 있습니다. 2) 발진주기는 스위칭 주기의 2배, 즉 발진주파수는 스위칭 주파수의 1/2이 되는데, 이것이 서브하모닉 발진이라는 명칭의 유래이다. 그림 3은 시스템 듀티 사이클이 50%보다 크고 듀티 사이클에 작은 스텝 AD가 있을 때 인덕턴스 전류의 변화를 보여줍니다. 이는 시스템이 저조파 진동도 경험하게 됨을 나타냅니다. 시스템 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 인덕턴스 전류 또는 듀티 사이클의 교란으로 인해 인덕턴스 전류 오류 신호에 발진이 발생할 수도 있지만 이 발진은 감쇠 발진에 속합니다. 시스템이 안정적입니다.
