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【漫谈】开关电源控制结构电压模式与电流模式的比较
阅读: 15755 |  回复: 75 楼层直达

2012/12/05 12:41:42
1
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

先挖个坑,慢慢的来添····

漫谈也就是比较懒散的来谈论,不会更新的很快····

希望网友们也参与进来,把自己的体会及理解写出来,大家一起谈论,这样理解才会更深刻····

2012/12/07 20:20:04
2
11782735
电源币:26 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:5
LV1
士兵

坐在板凳上听课

2017/03/02 16:52:13
75
foook
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:33
LV2
班长
厉害了我的哥
2012/12/10 10:45:22
3
澳门巴黎人注册-娜娜姐
电源币:457 | 积分:217 主题帖:293 | 回复帖:1807
LV10
司令

顶一个 支持下~~

2012/12/10 17:44:19
4
dulai1985
电源币:360 | 积分:0 主题帖:458 | 回复帖:1164
LV10
司令
板凳~~~
2012/12/10 17:46:03
5
dulai1985
电源币:360 | 积分:0 主题帖:458 | 回复帖:1164
LV10
司令

先把开关电源的拓扑种类描上~~

2012/12/10 18:02:25
7
dulai1985
电源币:360 | 积分:0 主题帖:458 | 回复帖:1164
LV10
司令

开关电源拓朴图表 

开关电源各种拓扑结构集锦详解 

开关电源拓扑结构优缺点 

 

2012/12/10 18:03:26
8
dulai1985
电源币:360 | 积分:0 主题帖:458 | 回复帖:1164
LV10
司令
开关电源各种拓扑结构集锦详解  好像是油老师的那个帖子的东西~~哈哈~~~~
2012/12/10 18:05:46
10
dulai1985
电源币:360 | 积分:0 主题帖:458 | 回复帖:1164
LV10
司令
http://bbs.dianyuan.com/topic/4445
2012/12/15 00:13:29
24
dxsmail
电源币:392 | 积分:15 主题帖:86 | 回复帖:2609
LV11
统帅
资料不错。。。。做下记号。。。
2014/07/27 21:20:55
70
Dong东
电源币:236 | 积分:6 主题帖:18 | 回复帖:821
LV8
师长
这好资料啊
2012/12/10 17:47:29
6
junestar520
电源币:952 | 积分:0 主题帖:26 | 回复帖:484
LV9
军长
老梁这个队长当得太不称职了,偷偷跑这里来发帖了,你这个帖子写成:【对战+无名队】+开关电源拓扑结构之电压模式与电流模式的比较 ,肯定火....
2012/12/10 18:03:40
9
dulai1985
电源币:360 | 积分:0 主题帖:458 | 回复帖:1164
LV10
司令
解释~~~
2012/12/10 18:53:54
11
junestar520
电源币:952 | 积分:0 主题帖:26 | 回复帖:484
LV9
军长
2014/07/27 21:20:45
69
Dong东
电源币:236 | 积分:6 主题帖:18 | 回复帖:821
LV8
师长
我也给你支持一下
2012/12/10 19:16:31
12
xue007
电源币:24 | 积分:5 主题帖:38 | 回复帖:767
LV8
师长

电压模式与电流模式

与拓扑结构无关

你这个标题就搞错了

2012/12/10 19:34:30
13
junestar520
电源币:952 | 积分:0 主题帖:26 | 回复帖:484
LV9
军长
2012/12/11 09:23:47
14
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
开关电源没有那一种控制结构对于所有应用来说都是最佳的,对于某种特定的应用,那种控制结构最合适呢?为了回答这个问题必须首先了解每种方法的优缺点。下面的讨论将说明电压控制模式和电流控制模式的长处和短处!
2012/12/11 09:24:14
15
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
换个标题,谢谢前辈指点···
2012/12/11 18:06:03
16
pippen111
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:6
LV2
班长
留名等肥。。。老梁是不是要把《开关电源设计》这本书里面关于这方面的内容来个总结和归纳
2012/12/11 21:21:55
17
超好心情
电源币:18 | 积分:0 主题帖:4 | 回复帖:61
LV4
连长

佩服这种虚心的态度,必须顶一下

2012/12/12 08:48:03
18
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

电压模式控制:

这是最早的开关稳压器设计所采用的方法,而且多年来很好的满足了电源的需求,基本的电压模式控制图如下图1;

 

这种模式只存在一条电压反馈通路,而脉宽调制通过将电压误差信号与一个恒定斜坡波形进行比较来实现的。而电流限制必须通过外加电路来实现!

2012/12/12 10:29:58
19
方舟134340
电源币:202 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:49
LV4
连长
请问前辈,VOUT加在电感和电容之间是什么意思?
2012/12/12 10:39:43
20
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

这是一个正激拓扑,电感再开关管关断时向电容和负载提供能量,电容滤波的··

请看下常规的拓扑介绍···

2012/12/14 09:10:53
21
dulai1985
电源币:360 | 积分:0 主题帖:458 | 回复帖:1164
LV10
司令
2013/01/14 22:58:18
56
落花流水123
电源币:41 | 积分:0 主题帖:22 | 回复帖:19
LV4
连长
前辈您好,一直以来有个问题还没弄清楚;pwm的频率随 Ve和 Vr比较大小而变化调整,但比较的过程是怎样的啊?Vr是斜坡波形,Ve是误差电压,没有参考点 那输出信号不是不稳定啦   烦请指教。
2013/01/15 08:46:58
58
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
一般定频的PWM频率不会随反馈的变化而变化的,只是脉宽会变化,就是平常所说的占空比,电压模式的VR为一个固定参考点,电流模式可以把检流的信号看成是一个参考点,当电源进入稳态时根据伏秒法则,VIN*TON=VOUT*TOFF.电源进入稳态不会出现信号不稳定的
2013/01/15 20:24:36
62
落花流水123
电源币:41 | 积分:0 主题帖:22 | 回复帖:19
LV4
连长

非常感谢; 但还有些不明,就算达到稳态后,VR仍是 斜坡波形 电压也时高时低 ,不就相当于参考点都是变化的吗?     难道这里的VR 斜坡波形是放大后的波形,缩小回去的话就相当于稳定的电压,如果这样的话就好理解了; 烦请指教 

2014/07/27 21:21:49
71
Dong东
电源币:236 | 积分:6 主题帖:18 | 回复帖:821
LV8
师长
驱动波形原始是从斩波得来的,学习了
2012/12/14 15:06:56
22
水星小鬼
电源币:39 | 积分:0 主题帖:32 | 回复帖:121
LV6
团长
我见过台湾明纬的机器上面  DC-DC推挽前级升压时候  只有电流反馈回来 没有电压反馈  用的3846芯片!
2012/12/14 23:47:27
23
吃老虎的猪
电源币:111 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:85
LV5
营长
请简单说一下电流模式和电压模式的区别
2012/12/18 12:52:36
25
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

上图为典型电压模式控制图

电压模式控制的优点:

1.采用单个反馈环路,因此比较容易设计和分析;

2.一个大幅度斜坡波形提供了用于实现稳定调制过程的充分噪声余量;

3.一个低阻抗功率输出为多路输出电源提供了更好的交叉调整率。

有优点就有缺点,那么缺点是:

1.电压或负载的任何变化都必须作为一个输出变压来检测,然后通过反馈来校正。这就意味着缓慢的响应速度;

2.输出滤波器给控制环路增加了两个极点,因而在补偿设计误差放大器时就需要将主导极点低频衰减,或在补偿中增加一个零点,来抵消极点;

3.环路增益会随着输入电压的变化而变化,因而使补偿进一步复杂化。

2012/12/21 20:27:08
26
l279067898
电源币:0 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:6
LV1
士兵

电流模式,到底怎么回事啊?

能不能举个例子讲一下

2012/12/23 00:10:57
27
吃老虎的猪
电源币:111 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:85
LV5
营长
谢谢楼主的耐心回复,我工作中一直有个疑问:很多前辈都建议说没必要去分析反馈环路,只要能调稳电路就可以了,在工作中也不需要分析反馈环路。请问前辈实际工作中反馈环路分析有没有必要?
2012/12/23 20:19:17
28
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
反馈还是有必要分析的,好多大公司都有测试仪器。但小公司没那种设备,可能调出来就行,但不见得是最优参数···
2012/12/23 20:29:27
29
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

上述缺点比较突出,所以电流模式控制使所有这些缺点得以减轻,因此已退出便得到工程师们的极大兴趣,纷纷研究这种控制结构!

电流模式控制如下图所示

 

由图可见,基本的电流模式控制只把振荡器作为一个固定频率时钟,并丛电感电流中得到的信号替代了斜坡波形···

2012/12/26 20:32:34
30
吃老虎的猪
电源币:111 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:85
LV5
营长
这个斜坡频率由什么决定?
2012/12/26 21:31:22
31
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
由时钟频率决定的···
2012/12/26 21:36:18
32
吃老虎的猪
电源币:111 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:85
LV5
营长
时钟频率就是开关频率吗?时钟频率由什么决定的呢?
2012/12/26 21:41:55
33
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
时钟频频率就是你的开关频率,像384X之类的由外部RC决定····
2013/01/09 22:03:18
45
yinxiangtuo
电源币:27 | 积分:0 主题帖:13 | 回复帖:125
LV5
营长
明白了电流反馈的原理,那么请问电流反馈电阻的取值是如何计算的呢?是不是不同的拓扑由于电流波形不同,那么电流反馈电阻的取值也要有所改变?
2012/12/26 21:54:37
34
吃老虎的猪
电源币:111 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:85
LV5
营长
这个反馈环路分析和补偿平时不用,看起来也很吃力
2012/12/27 23:54:49
35
吃老虎的猪
电源币:111 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:85
LV5
营长
什么是交叉调整率?
2013/01/01 17:20:10
36
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
交叉调整率是指在有多个输出的电源里,当其他参数确定时,一个输出电压的变化引起另一个输出电压变化的比率···
2013/01/01 20:12:39
37
吃老虎的猪
电源币:111 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:85
LV5
营长
噢,请问版主电流采样信号的波形会不会受到其他因素的影响?比如占空比。如果会受到影响它还适合与误差信号做比较吗?期待版主更精彩的讲解
2013/01/04 12:54:43
38
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

和输入电压 负载有关系,还有就是外部干扰··

2013/01/04 13:09:04
39
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

电流模式控制的优点:

1.由于电感电流以一个Vin-Vo所确定的斜率上升,因此对输入电压的变化该波形将立即作出响应,从而消除了延迟响应及随着输入变化而发生的增益变化···

2.由于误差放大器现在控制电流,因此电感器的影响被降至最低,而且滤波器此时只给反馈环路提供单个极点,与类似的电压模式相比既简化了补偿,又获得较高的增益带宽···

3.固有的逐个脉冲电流限制,只需对来自误差放大器的控制信号进行嵌位即可(像常用的3843之类的芯片被嵌位至1V),在电源并联时易于实现负载均分。(比如可以缓解推挽拓扑的偏磁现象)

2013/01/08 13:05:29
40
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

尽管电流模式所提供的改进有诸多好处,但也存在其特有的问题,必须在设计中考虑进去。以下简要的叙述下它的缺点:

1.有两个反馈环路,增加了电路分析的男的;

2.当占空比大于50%时,控制环路将变得不稳定,需另外采取斜率补偿;

3.由于控制调制基于一个从输出电流中得到的信号,因此功率级中的谐振会将噪声引入控制环路;

4.由变压器绕组电容及次级整流管反向回复电流引起的电流尖峰;

5.由于采用控制环来实施电流驱动,因此负载调整率变差;

6.多路输出时需要耦合电感器以获得可接受的电压调整率。

虽然电流模式控制将放宽电压模式控制的许多限制,但也带来诸多设计难题。所以电压模式现在又有新的改进··

2013/01/08 13:35:53
41
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

那么这两项改进主要是电压前馈和高频能力,前者用于消除电压变化的影响,后者则将输出滤波器的极点置于标准控制环路带宽范围以外。

电压前馈是通过使斜坡波形的斜率与输入电压成正比来实现的。这样就提供了一个对应和校正的占空比调制,而无需反馈环路采取任何动作。获得了一个恒定的控制环路增益和针对输入电压变化的瞬时响应;

高频是通过对IC使用BiCOMS加工工艺而得以实现的,这产生了较小的寄生电容和较低的电路延迟。

所以电压控制模式的许多问题都有所缓解··

下边介绍下大概怎么在电压控制模式和电流控制模式中选取···

2013/01/09 16:30:52
42
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

那么按41贴所述电流模式是不是要被淘汰了,肯定不是这样的,而是电压模式和电流模式都是可以选取的,只是针对每一种特定应用,某些设计那种控制模式更适合。

以下场合可以考虑使用电流模式:

1.电源输出将是一个电流源或非常高的输出电压;

2.对于某个给定的开关频率,需要最快的动态响应;

3.应用针对的是一个输入变化相对受限的DC-DC转换器;

4.需要可并联性和负载均分的模块化应用;

5.在变压器磁通很重要的推挽电路中;

6.在要求使用极少组件的低成本应用中。

2013/01/09 16:42:19
43
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

以下场合可以考虑使用具有前馈功能的电压模式:

1.有可能存在很宽的输入电压和/或输出负载变化范围;

2.特别是在低电压-轻负载条件下,此时,电流斜坡斜率过于平缓,不利于实现稳定的PWM操作;

3.高功率应用和/或噪声应用(这里,电流波形上的噪声将难以控制);

4.需要多个输出电压以及较好的交叉调整性能;

5.可饱和电抗器控制器将被用作辅助次级侧稳压器;

6.需要避免双反馈环路和/或斜率补偿之复杂性的应用。

2013/01/09 16:44:52
44
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
以上就是电流模式与电压模式的特点及区别,还有最新的电压模式的特点。就写到这里了···
2013/01/11 11:01:48
47
猪要站着走
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
我想问的是:从那些书籍/文献里可以找到这些知识点控制策略
2013/01/11 14:07:09
48
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
好多书里都有,开关电源设计 开关电源手册里边应该讲的都很仔细···
2013/01/11 18:02:40
51
walt_zhou
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:1
LV1
士兵

受益匪浅,感谢高手!

对峰值电模式我有几个个问题一直没有想明白,请赐教:

 

1、如上图,Vsense是由R3采样、经运放放大后得到的,这个R3阻值和运放的放大倍数是由什么参数来决定的呢?

2、感觉这既是一个电流源,又是一个恒压源,当负载发生变化时,如负载变大,也即电压不变,电流变大。这时内环(电流)控制和外环(电压)控制就会打架了。我的理解是:负载电流变大,导致电压有下降的趋势,电压环路调整占空比,占空比变大,这时峰值电流跟随变大、电压升高,输出平均电流变大;电压升高,电压环路又将占空比调回到原来的大小,输出设定的电压,但同时峰值电流也会下降.....电压又下降,又调整,。。。。就振荡起来了,也不能满足负载电流增大的要求。

呵呵,想不清啊

2013/01/12 19:25:26
52
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

1.放大倍数是由芯片内部集成参数决定的,应该是一个固定的值。datasheet里边会有定义的,这样只有一个变量来决定检流的参数,那就是外部电阻了。要是两个变量会产生混淆的

2.楼上的前部分理解是对的,负载或输入电压的变化会引起输出电压的变化,然后通过反馈来调节,但不会发生震荡,当稳定后你的输入电流时一定的,然后检流电阻的采样也是稳定的,就不会产生你所描述的震荡。

2013/01/15 22:13:36
64
495615625
电源币:15 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:11
LV2
班长
在输出电压变低时(功率变大),电流模式要快与电压模式工作,所以是先电流模式先工作,在下个周期先限制他的D的进一步增大(此时,电流反馈固定),此时电压反馈是不变的(因为电压反馈环要慢一些)当他的电压反馈环的信号在几个周期后到来时,输出的电压才会逐渐回升到正常。    请大师点评。
2013/01/09 22:05:33
46
yinxiangtuo
电源币:27 | 积分:0 主题帖:13 | 回复帖:125
LV5
营长
我没有理解为何电压模式控制的时候反馈是有两个极点,而电流反馈的时候就只有一个极点了?
2013/01/11 14:17:02
49
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令

电压模式的的两个极点应该出现在输出采样(ERROR AMP)误差放大器和(PWM COMP)PWM 比较器的斜坡波形这里,这个斜坡波形是外部加进去的,可能会有极点出现;

 

而电流模式的从电感中替代了斜坡波形,所以极点会出现在误差放大器的那里(ERROR AMP),只剩下一个极点了。

不知解释的是否正确,如有不对请各位老师指正···

 

 

2013/01/11 17:51:05
50
liufei929vip@126.com
电源币:20 | 积分:0 主题帖:10 | 回复帖:74
LV4
连长
2013/01/13 22:54:02
53
ljl797
电源币:467 | 积分:0 主题帖:17 | 回复帖:51
LV4
连长
2013/01/14 11:12:37
54
xlxdz
电源币:2 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:3
LV1
士兵

2013/01/14 14:20:55
55
tonyleu
电源币:56 | 积分:0 主题帖:15 | 回复帖:342
LV7
旅长

想问下版主,CV模式时,开关管的尖峰为什么比CC模式时的尖峰大,你遇到过吗?

2013/01/15 08:37:57
57
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
CV模式是啥模式,一般是CCM模式(连续)DCM模式(非连续)和CRM(临界模式)
2013/01/15 09:14:49
59
ghoulchen
电源币:13 | 积分:0 主题帖:5 | 回复帖:11
LV2
班长
CV 是电子负载 定电压模式 O(∩_∩)O哈哈~
2013/01/15 13:12:21
60
aczg01987
电源币:184 | 积分:0 主题帖:137 | 回复帖:1593
LV10
司令
CV模式是对带负载的一种模式的定义
2013/01/15 13:47:04
61
老梁头
电源币:455 | 积分:21 主题帖:105 | 回复帖:2063
LV10
司令
受教了
2013/01/15 20:33:50
63
ph123
电源币:53 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵

受教了。。。。。

2013/01/16 20:56:52
66
tonyleu
电源币:56 | 积分:0 主题帖:15 | 回复帖:342
LV7
旅长
CV恒流,CC恒压,老老师,觉得你的理论很不错,学习学习
2013/06/11 12:41:37
67
fairytale
电源币:0 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:2
LV2
班长
佩服老梁的技术和虚心的态度!
2015/07/17 22:06:52
72
hefengxi
电源币:0 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:3
LV1
士兵
这个解释是不正确的:对不同的拓扑结构来说控制D到输出(Vout)的小信号模型不同。具体针对BUCK变换器来说电压控制从控制D(占空比)到输出电压的传输函数是双极点的(由输出的LC滤波器决定),然而电流模式从控制D到输出的传输函数推导过程中输出滤波电感被受控电流源代替所以输出只剩下Cout和Rload并联,从而传输函数是单极点的。
2017/01/09 14:23:11
74
TingweiZ
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵

这个我赞同!从建模的角度来看,我感觉题主自己也没分清是被控对象的极点还是反馈补偿的极点,buck来讲,一般VMC模式输出LC滤波器产生了双重极点,输出电容C及其ESR会引入一个零点,这时候反馈一般需要3型补偿网络(提供两个零点,三个极点(含一个零极点))来补偿。而CMC模式其实可以把电感看成一个受控的电流源了,“出局”,输出有C和R引入一个主极点,C同上,可能会引入一个ESR零点,这时候一般用二型补偿网络(提供一个零点,两个极点(含一个零极点))来补偿就可以了。

2013/01/16 16:21:59
65
lzcmars
电源币:0 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:3
LV1
士兵
不错,。搬凳子听课。
2014/07/27 21:20:33
68
Dong东
电源币:236 | 积分:6 主题帖:18 | 回复帖:821
LV8
师长
做个板凳乘凉来了
2015/11/21 20:19:55
73
霍大柏
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:18
LV2
班长
感谢老梁版主,学习 了。
2017/03/27 14:43:21
76
mht820413
上一次首页头条
电源币:9 | 积分:29 主题帖:7 | 回复帖:160
LV6
团长
现在都是电压和电流控制。FB脚是闭环的电压控制,CS脚就是电流控制。而且是峰值电流控制。PFC那些还有平均电流控制也淘汰了,基本都是电流控制,及猪周期保护。
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