峰值电流模式开关电源次谐波振荡分析与补偿

"本文主要探讨了开关电源在峰值电流模式下出现次谐波振荡的问题，从定性和定量两个方面进行了深入研究。当占空比超过50%时，电流环在1/2开关频率处发生振荡，这可能导致系统不稳定。通过引入斜坡补偿技术，可以改善相位裕度，确保系统的稳定性。文章还分析了上斜坡补偿和下斜坡补偿两种方法，以避免次谐波振荡，并结合Buck、Flyback和Boost三种基本的开关电源拓扑提供了具体的补偿电路设计和仿真结果。" 在开关电源中，峰值电流模式是一种常见的控制策略，旨在提高系统性能和效率。然而，当占空比超过50%时，由于电流误差信号的不均匀分布，会在1/2开关频率处产生次谐波振荡。这种振荡不仅影响系统的动态响应，还可能导致系统不稳定。为了解决这一问题，文章中提出了引入斜坡补偿的技术。斜坡补偿通过在误差放大器的输出端添加一个斜坡信号，可以改善电流环路在关键频率点的相位裕度，从而抑制振荡并保持系统稳定。 次谐波振荡的定量分析揭示了占空比不均匀性是引发振荡的主要原因。通过分析峰值电流的上升和下降斜率以及采样电阻的影响，可以建立误差电压与电感电流变化之间的关系。这种关系有助于理解和设计有效的补偿策略。 文章进一步讨论了上斜坡补偿和下斜坡补偿两种不同的补偿方法。上斜坡补偿在每个开关周期的开始阶段添加斜坡信号，而下斜坡补偿则在结束阶段添加。这两种方法都可以有效地减少次谐波振荡，但具体选择哪种取决于系统的特定需求和设计参数。 为了验证这些理论，文章还详细介绍了如何在Buck、Flyback和Boost三种基本的开关电源拓扑中应用斜坡补偿电路，并提供了相应的仿真结果。这些仿真结果证明了补偿策略的有效性，展示了如何在实际设计中实施这些概念，以提高开关电源的稳定性和性能。 这篇研究对于理解并解决开关电源在峰值电流模式下的次谐波振荡问题提供了重要的理论基础和技术指导，对于从事电源设计和优化的工程师来说具有很高的参考价值。