2023年8月2日发(作者：)

电子基础峰值电流控制Boost变换器的研究作者/兰森林、朱修敏、马黎、魏力，西华大学电气与电子信息学院

基金项目：本课题由西华大学研究生创新基金资助，基金号:ycjj2016054。文章摘要：分析了峰值电流模式控制的Boost变换器工作原理，并讨论了连续导电模式（CCM)变换器的稳定性问题。研究了斜坡补偿法

对占空比D>0.5并工作于CCM时变换器存在的次谐波振荡的影响。并给出了以UC3842控制的Boost变换器设计实例，仿真和实验研究结果

验证了理论分析的正确性。关键词：Boost变换器；峰值电流；控制；次谐波振荡引言开关变换器主要有电压型控制和电流型控制两种控制方

式。电压型控制是功率变换器中最常用的控制方式，控制方

法简单，抗噪声性能强，但对输入扰动不能立即反应，动态

响应速度不够理想电流型控制又分为平均电流控制、

峰值电流控制和谷值电流控制P-7!，而峰值电流型控制应用

最为广泛®。峰值电流型控制提高了变换器对输入电压变化

的响应速度和输出电压的调节精度，同时易于实现对变换器

的过流保护峰值电流控制通常采用电感电流（或开关管电流）检测

值的峰值同控制信号进行比较，决定开关占空比，提高了开

关变换器的性能。当开关变换器开关管占空比D>0.5时，

且工作在CCM模式时存在次谐波振荡w,通过在控制电压

或控制电流中叠加相应的斜坡补偿信号可以对次谐波振荡进

行消除[11]。斜坡补偿保证了开关变换器的稳定工作。74 |电子制作2017年2-3月本文分析了

Boost变换器峰值电流控制的基本原理及

CCM下D>0.5产生的次谐波振荡。设计了

UC3842作为控

制芯片的实验样机，实验结果验证了理论分析的正确性。1. ttfl电流控制方式■ 1.1峰值电流控制的基本原理峰值电流控制Boost变换器的原理图和主要控制波形

如图1所示，其工作原理为：当一个开关周期开始时，时钟

信号使触发器置位，Ug为高电平，^导通，电感电流匕线

性增大，检测电阻Rs上的电压1^也线性增大，当Us与控

制电压相等时，比较器翻转，触发器复位触发器输出的

驱动信号变为低电平，开关管关断，下一个时钟脉冲

到来后则开始新的开关周期。■ 1.2斜坡补偿原理峰值电流控制模式在占空比大于50%且电感电流连续

状态下，会产生谐波震荡这种不稳定性是由固定频

率和峰值电流取样同时工作状况所引起，图2(a)图示了这

种现象。在时刻，开关导通，开关变换器的电感电流以

斜率ml上升。时刻，电流取样输入到达由控制电压建立

的门限，开关管断开，电感电流以斜率m2下降，下一个震

荡周期结束。如果有一个扰动加到控制电压上，产生一个小

小的A

I，就会出现这种不稳定现象。一个固定震荡器周期电子細2.仿真和实验结果分析峰值电流控制Boost变换器采用UC3842作为控制芯

片，其内部结构如图3所示。电路的主要参数为：Vi=12V,

Vo=48V,

L=30〇nH,

C=470〇nF,工作频率 100kHzo3•总结本文研究了峰值电流控制的Boost变换器的工作原理，

并通过仿真实验验证了峰值电流控制的Boost变换器的工

作于CCM模式且占空比D<50%时，系统是稳定的；而工

作CCM模式且占空比D>50%时系统不稳定，需要对控制

环路进行斜坡补偿。通过对补偿信号斜率的合理设计，可以

内，电流下降时间减少，最小电流在开关导通时刻（t2)上

升了A 1+A

KnymJ。最小电流在下_个周期（t3)减小

至（△ 1+ △【(rrymjMrrymJ。如果

rr^/mfl，变换器将

处于不稳定状态。图2(b)显示了通过在控制电压上增加一

个与脉宽调制时钟同步的斜坡信号，可以在后续周期将扰

动A

I减小至零，该补偿斜坡m3的斜率必须等于或略大于

有效抑制谐波震荡，保证系统稳定。*

参考文献* [1]

Mammano

R.

Switching

power

supply

topology:

voltage

mode

vs.

current

mode[M].

Unitrode

Design

Note

DN-62,

1994.* [2]

Dixon

L.

Average

current

mode

control

of

switching

power

m2/2,才具有稳定性。通过m2/2的斜率补偿，平均电感电

流跟随控制电压，达到真正电流补偿模式工作。supplies[M].

Unitrode

Application

Note

U140, 1990.(上接第73页)分析。数据收集和分析要以制作报表的形式进行，报表内

容包括轻重载变压器负荷报表、轻负荷报表、功率因数报

表、三相不平衡报表等，通过分析判断公用变压器轻重载

调整的效果，严格杜绝出现三相不平衡问题，一旦出现要

迅速对负荷进行灵活调整。由于各地农村配网的实际情况

不尽相同，_定范围内的轻重载变压器调整，最主要的目

的是为了积累实际的农村配网公用变压器轻重载调整操作

经验和数据支持。荷，小变压器长期保持运行状态，并作为大的变压器在运

行投切过程中的控制电源[31。3•总结农村配网公共变压器轻重载调整工作，在很大程度上影

响到农村配网的供电经济性，影响到农村配网线路的综合节

能降耗效果。但如果操作不当，又可能导致农村配网电能用

户的用电质量受到影响。因此，需要在保证用户供电质量的

前提下，根据变压器的实际工作原理以及农村配网的供电基

本要求，对农村配网公用变压器轻重载进行科学调整，以达

到既不影响供电效果，又降低供电成本、增加供电经济效益

的目的。在未来的供电网发展过程中，相关人员仍然应当高

度重视农村配网的公用变压器轻重载调整问题，此项工作是

提升供电综合效益的重点工作。■ 2.3针对轻重载变压器进行专项治理农村配网公用变压器的轻重载调整工作，涉及的因素

较多、内容较为具体，因而不可马虎地采取一次性调整的

方式完成，而应当通过开展一定期限内的专项治理，逐步

实现应有的通过轻重载调整实现节能降耗的目标。根据开

展的一定范围内的农村配网公用变压器轻重载调整结果，

制定出完善的农村配网公用变压器轻重载自动切换的工作

方案，供电方案可以设计为两种。一种采用_主_备的方

式，使一台主变压器始终处于工作状态，而令一台变压器

根据实际的负荷状况，灵活决定是否进入工作状态；另一

种采用_大_小的方式，即将照明负荷和动力负荷分开控

制，由一台大的变压器承担动力负荷，在动力负荷为0的

时候，自动退出运行状态，由_台小的变压器承担照明负参考文献氺[1]李景玉，徐培信，魏新军，李琳，荆利娜，何天义.公用配变

轻重载调整分析[J/0L].农村电气化，2016(07).氺[2]徐丹.配电变压器的经济运行方式研究[D].华北电力大

学,2013.氺[3]周恒逸，齐飞，叶会生，毛柳明，李四海，赵邈.智能型有载

调容配电变压器的应用研究[J].湖南电力，2014,04:

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