스위칭 전원 공급 장치의 피크 전류 모드에서 저조파 진동에 대한 연구
DC-DC 스위칭 전원 공급 장치는 소형, 경량, 고효율, 안정적인 성능 등의 장점으로 인해 전자, 전기 장비, 가전 제품 분야에서 널리 사용되고 있으며 급속한 발전 단계에 접어들었습니다. DC-DC 스위칭 전원 공급 장치는 전력 반도체를 스위치로 사용하여 스위치의 듀티 사이클을 제어함으로써 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 피크 전류 제어와 평균 전류 제어로 구분됩니다. 피크 전류의 장점은 다음과 같습니다. 1) 빠른 과도 폐쇄-루프 응답과 입력 전압 및 출력 부하의 변화에 대한 빠른 과도 응답; 2) 제어 루프는 설계가 쉽습니다. 3) 간단한 자동 자기 균형 기능이 있습니다. 4) 순간 피크 전류 제한 기능 등이 있습니다. 그러나 피크 인덕터 전류는 시스템에 저조파 발진을 일으킬 수 있습니다. 많은 문헌에서 이를 어느 정도 소개했지만, 저조파 진동, 특히 그 원인과 특정 회로 구현을 체계적으로 연구하지 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 원인을 다양한 관점에서 자세히 분석합니다.
전류 내부 루프 제어 모드의 경우 그림 2는 시스템 듀티 사이클이 50%보다 크고 인덕터 전류가 작은 단계를 겪을 때 인덕터 전류의 변화를 보여줍니다. 실선은 정상적인 시스템 작동 중 인덕터 전류 파형을 나타내고, 점선은 인덕터 전류의 실제 작동 파형을 나타냅니다. 1) 다음 클록 사이클의 인덕턴스 전류 오류가 이전 사이클의 인덕턴스 전류 오류보다 크며 이는 인덕턴스 전류 오류 신호가 진동 및 발산하여 시스템이 불안정하다는 것을 나타냅니다. 2) 발진 주기는 스위칭 주기의 2배입니다. 이는 발진 주파수가 스위칭 주파수의 절반임을 의미합니다. 이것이 서브하모닉 진동(subharmonic oscillation)이라는 이름의 유래입니다. 그림 3은 시스템 듀티 사이클이 50%보다 크고 듀티 사이클에 작은 단계 AD가 있을 때 인덕터 전류의 변화를 보여줍니다. 시스템이 또한 저조파 진동을 나타내는 것을 볼 수 있습니다. 시스템 듀티 사이클이 50% 미만인 경우 인덕터 전류 또는 듀티 사이클의 교란으로 인해 인덕터 전류 오류 신호에 발진이 발생할 수도 있지만 이 발진은 붕괴 발진에 속합니다. 시스템이 안정적입니다.
