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2024

电流控制技术和斜坡补偿

叶泽刚

(西安科技大学电气与控制工程学院陕西西安710054)

一、电流型控制原理及特点

原理：

电流型脉宽调制(PWM)控制器是在普通电压反馈PWM控制环内部增加了电流反馈的控制环

节,因而除了包含电压型PWM控制器的功能外,还能检测开关电流或电感电流,实现电压电流

的双环控制。控制原理框图如下图（图1）所示。

图1双环电流型控制器原理图

从图1可以看出,电流型控制器有两个控制闭合环路:一个是输出电压反馈误差放大器Ａ,用于

与基准电压比较后产生误差电压;另一个是变压器初级(电感)中电流在Rs上产生的电压与误

差电压进行比较,产生调制脉冲的脉宽,使得误差信号对峰值电感电流起着实际控制作用。系

统工作过程如下:假定输入电压下降,整流后的直流电压下降,经电感延迟使输出电压下降,经

误差放大器延迟Vca上升,占空比变化,从而维持输出电压不变,在电流环中电感的峰值电流也

随输入电压下降,电感电流的斜率di/dt下降,导致斜坡电压推迟到达Vca,使PWM占空比加大,

起到调整输出电压的作用。由于既对电压又对电流起控制作用,所以控制效果较好在实际中得

到广泛应用。

特点：

a)由于输入电压Vi的变化立即反映为电感电流的变化,不经过误差放大器就能在比较器中改

变输出脉冲宽度(电流控制环),因而使得系统的电压调整率非常好,可达到0.01%V,能够与线性

移压器相比。

b)由于双环控制系统内在的快速响应和高稳定性,反馈回路的增益较高,不会造成稳定性与增

益的矛盾,使输出电压有很高的精度。

ｃ)由于Rs上感应出峰值电感电流,只要Rs上电平达到1V,PWM控制器就立即关闭,形成逐个

脉冲限流电路,使得在任何输入电压和负载瞬态变化时,功率开关管的峰值电流被控制在一定

范围内,在过载和短路时对主开关管起到有效保护。

d)误差放大器用于控制,由于负载变化造成的输出电压变化,使得当负载减小时电压升高的幅

度大大减小,明显改善了负载调整率。

e)由于系统的内环是一个良好的受控电流放大器,所以把电流取样信号转变成的电压信号和

一个公共电压误差放大器的输出信号相比较,就可以实现并联均流,因而系统并联较易实现。

二、峰值电流控制与平均电流控制的比较

yezeg@163.com

qqResearchDirection：PowerElectronicCircuitMixed-SignalCircuitDesign

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峰值电流模式控制和平均电流模式控制相比主要具有以下缺点:

(1)对噪声敏感，峰值电流模式控制是将电感电流的上升沿(即开关电流)同设定的电流值

相比较,当瞬态电流达到设定值,ＰＷＭ比较器输出翻转将功率开关管关断。电感电流上升到

设定值的坡度即(Vin-Vout)/L很小,特别是Vin小时坡度更小,所以这种控制方法易受噪声干

扰。每次开关管通断时都会产生噪声尖峰,并且耦合到控制电路的一个小电压就能使开关管迅

速关断,使电路处于次谐波运作模式产生很大的纹波,所以对于峰值电流控制模式,电路布局和

噪声旁路设计对电路的正常工作很重要,平均电流模式控制可以简化这部分工作。