Исследование субгармонических колебаний в режиме пикового тока импульсного источника питания
Импульсный источник питания постоянного тока широко используется в области электроники, электрооборудования и бытовой техники благодаря своим преимуществам небольшого размера, легкого веса, высокой эффективности и стабильной работы, вступая в период быстрого развития. Импульсный источник питания постоянного тока использует силовые полупроводники в качестве переключателей и регулирует выходное напряжение, управляя рабочим циклом переключателей. Топология схемы управления разделена на режим тока и режим напряжения. Управление в режиме тока широко используется благодаря его преимуществам, таким как быстрый динамический отклик, упрощенная схема компенсации, большая полоса усиления, малая выходная индуктивность и простое распределение тока. Управление в режиме тока подразделяется на управление пиковым током и управление средним током. Преимущества пикового тока: 1) быстрая переходная реакция с обратной связью, а также быстрая переходная реакция на изменения входного напряжения и выходной нагрузки; 2) Контур управления прост в проектировании; 3) Оснащен простой и автоматической функцией магнитного баланса; 4) Оснащен функцией мгновенного ограничения пикового тока и т. д. Однако пиковый ток индуктивности может вызвать субгармонические колебания в системе. Хотя во многих литературных источниках это в той или иной степени представлено, систематических исследований субгармонических колебаний, особенно их причин и конкретных схемных реализаций, не проводилось. В этой статье будет проведено систематическое исследование субгармонических колебаний.
Причины колебаний 1-й гармоники
На примере импульсного источника питания с ШИМ-модуляцией в режиме пикового тока (как показано на рисунке 1 и обеспечивающего структуру компенсации спада наклона) проводится подробный анализ с разных точек зрения причин субгармонических колебаний.
Для текущего режима управления по внутреннему контуру на рисунке 2 показано изменение тока индуктивности, когда рабочий цикл системы превышает 50 процентов и ток индуктивности претерпевает небольшой шаг Δ, где сплошная линия представляет форму волны тока индуктивности во время нормальной работы системы, а пунктирная линия представляет фактическую рабочую форму тока индуктивности. Видно, что: 1) ошибка тока индуктивности последнего тактового цикла больше, чем ошибка тока индуктивности предыдущего цикла, то есть сигнал ошибки тока индуктивности колеблется и расходится, и система неустойчива; 2) Период колебаний в два раза превышает период переключения, то есть частота колебаний составляет 1/2 частоты переключения, от чего и произошло название субгармоническое колебание. На рисунке 3 показано изменение тока индуктивности, когда рабочий цикл системы превышает 50 процентов и имеется небольшой скачок AD в рабочем цикле, что указывает на то, что система также будет испытывать субгармонические колебания. Когда рабочий цикл системы составляет менее 50 процентов, хотя нарушения тока индуктивности или рабочего цикла также могут вызывать колебания сигнала ошибки тока индуктивности, эти колебания относятся к колебаниям затухания. Система стабильна.
