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开关电源次谐波振荡怎么办？
来源： 发布时间：2019-06-28 点击量：1807
开关电源次谐波振荡怎么办？
本文来介绍开关电源的次谐波振荡，那就先来说说控制电路拓扑分为电流模式和电压模式，电流模式控制因动态反应快、补偿电路简化、增益带宽大、输出电感小和易于均流等优点而被广泛应用。电流模式控制又分为峰值电流控制和平均电流控制，峰值电流的优点为：1)暂态闭环响应比较快，对输入电压的变化和输出负载的变化瞬态响应也比较快;2)控制环易于设计;3)具有简单自动的磁平衡功能;4)具有瞬时峰值电流限流功能等。但是峰值电感电流可能会引起系统出现次谐波振荡，许多文献虽对此进行一定的介绍，但都没有对开关电源的次谐波振荡进行系统研究，接下来就将对次谐波振荡进行系统研究。
开关电源的次谐波振荡产生原因以PWM调制峰值电流模式开关电源为例，对次谐波振荡产生的原因从不同的角度进行详细分析。对于电流内环控制模式，给出了当系统占空比大于50%且电感电流发生微小阶跃△厶时的电感电流变化情况，其中实线为系统正常工作时的电感电流波形，虚线为电感电流实际工作波形。开关电源的可以看出：1)后一个时钟周期的电感电流误差比前一个周期的电感电流误差大，即电感电流误差信号振荡发散，系统不稳定;2)振荡周期为开关周期的2倍，即振荡频率为开关频率的1/2，这就是次谐波振荡名称的由来。给出了当系统占空比大于50%且占空比发生微小阶跃AD时电感电流的变化情况，可以看出系统同样会出现次谐波振荡。而当系统占空比小于50%时，虽然开关电源的电感电流或占空比的扰动同样会引起电感电流误差信号发生振荡，但这种振荡属于衰减振荡。系统是稳定的。
前面定性分析了开关电源次谐波振荡产生的原因，现对其进行定量分析。给出了占空比扰动引起电感峰值电流误差信号变化情况，其中Vc为误差运放的输出信号，当功率管MO导通即电感电流线性上升时，Vc随之增加，反之当功率管M0关断时，Vc随之减小。当占空比在连续2个时钟脉冲下存在不对称时，系统将出现次谐波振荡。
由环路稳定性条件可知：在l/2开关频率处，环路相位裕度为零，此时若环路增益大于l，系统就会发生次谐波振荡，因此误差运放的最大增益为：
开关电源的误差运放的最大增益是占空比D和斜坡补偿斜率m的函数，归一化的误差运放最大增益与D和m的关系可以看出：m=O(无补偿)时，由于运放增益不能小于O，当占空比大于或等于50%时，系统就会出现次谐波振荡;m=一m2/2时，D=100%才出现次谐波振荡，但在实际电路中D<100%时就会出现振荡;m=一m2时，误差运放最大增益与占空比无关。当继续增大m时，对环路的稳定性影响不大，但过补偿会影响系统瞬态响应特性。
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