Ricerca sull'oscillazione subarmonica nella modalità di corrente di picco degli alimentatori switching
L'alimentatore switching DC-DC è stato ampiamente utilizzato nei settori dell'elettronica, delle apparecchiature elettriche e degli elettrodomestici grazie ai suoi vantaggi di dimensioni ridotte, leggerezza, alta efficienza e prestazioni stabili, entrando in un periodo di rapido sviluppo. L'alimentatore switching DC-DC utilizza semiconduttori di potenza come interruttori e regola la tensione di uscita controllando il ciclo di lavoro degli interruttori. La topologia del circuito di controllo è divisa in modalità corrente e modalità tensione. Il controllo della modalità corrente è ampiamente utilizzato grazie ai suoi vantaggi quali risposta dinamica rapida, circuito di compensazione semplificato, ampia larghezza di banda di guadagno, piccola induttanza di uscita e facile condivisione della corrente. Il controllo della modalità corrente è ulteriormente suddiviso in controllo della corrente di picco e controllo della corrente media. I vantaggi della corrente di picco sono: 1) risposta transitoria rapida ad anello chiuso, nonché risposta transitoria rapida alle variazioni della tensione di ingresso e del carico di uscita; 2) Il circuito di controllo è facile da progettare; 3) Dotato di funzione di bilanciamento magnetico semplice e automatica; 4) Dotato di funzione di limitazione istantanea della corrente di picco, ecc. Tuttavia, la corrente di induttanza di picco può causare oscillazioni subarmoniche nel sistema. Sebbene molta letteratura lo abbia introdotto in una certa misura, non è stata condotta una ricerca sistematica sulle oscillazioni subarmoniche, in particolare sulle loro cause e sull'implementazione specifica del circuito. Questo articolo condurrà uno studio sistematico sulle oscillazioni subarmoniche.
Cause dell'oscillazione di prima armonica
Prendendo come esempio un alimentatore switching in modalità corrente di picco con modulazione PWM (come mostrato nella Figura 1 e fornendo una struttura di compensazione della pendenza discendente), viene condotta un'analisi dettagliata da diverse prospettive sulle cause dell'oscillazione subarmonica.
Per la modalità di controllo del circuito interno di corrente, la Figura 2 mostra la variazione della corrente di induttanza quando il ciclo di lavoro del sistema è superiore al 50% e la corrente di induttanza subisce un piccolo gradino Δ, dove la linea continua rappresenta la forma d'onda della corrente di induttanza durante il normale funzionamento del sistema e la linea tratteggiata rappresenta la forma d'onda di lavoro effettiva della corrente di induttanza. Si può vedere che: 1) l'errore di corrente di induttanza dell'ultimo ciclo di clock è maggiore dell'errore di corrente di induttanza del ciclo precedente, cioè il segnale di errore di corrente di induttanza oscilla e diverge e il sistema è instabile; 2) Il periodo di oscillazione è il doppio del periodo di commutazione, ovvero la frequenza di oscillazione è 1/2 della frequenza di commutazione, da cui il nome oscillazione subarmonica. La Figura 3 mostra la variazione della corrente di induttanza quando il ciclo di lavoro del sistema è maggiore del 50% e c'è un piccolo gradino AD nel ciclo di lavoro, indicando che il sistema subirà anche un'oscillazione subarmonica. Quando il ciclo di lavoro del sistema è inferiore al 50%, sebbene i disturbi nella corrente di induttanza o nel ciclo di lavoro possano anche causare oscillazioni nel segnale di errore della corrente di induttanza, questa oscillazione appartiene all'oscillazione di attenuazione. Il sistema è stabile.
