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1开关电源的脉冲宽度调制
1.1 开关电源脉冲宽度调制基本原理[1]脉宽调制（PWM）基本原理：控制逆变电路开关器件的通断，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲代替所需波形。即在输出波形的半个周期中产生多个等值电压为正弦波形的脉冲。如果按照一定的规则调制各脉冲的宽度，就可以改变逆变电路的输出电压，也可以改变输出频率。例如，将正弦半波波形分成N等份，如果N足够大，就可把正弦半波看成由N个按照一定规律组成的脉冲波形。这些脉冲宽度皆等于 ∏/n ，但各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，且使矩形脉冲和相应冲量相等，就得到一组脉冲序列，即为PWM波形。根据冲量相等，即效果相同的原理，由于各脉冲宽度是按正弦波规律变化，故二者是等效的。同理，在正弦的负半周，二者也是等效的。在PWM波形中，由于各脉冲幅值相等，要实现改变等效输出正弦波幅值的目的，仅需按同一比例系数改变各脉冲宽度即可实现，因此在交－直－交变频器中，整流电路采用不可控的二极管电路即可，直流侧电压的幅值等同于PWM逆变电路输出的脉冲电压。由上可知，PWM波形各脉冲的宽度和间隔可以根据正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的PWM波形。1.2 开关电源脉冲宽度调制反馈控制模式[2]对于定频调宽的脉冲宽度调制闭环反馈控制系统，主要有五种脉冲宽度调制反馈控制模式。1、电压模式控制脉冲宽度调制 (VOLTAGE-MODE CONTROL 脉冲宽度调制)：2. 峰值电流模式控制脉冲宽度调制 (PEAK CURRENT-MODE CONTROL 脉冲宽度调制)：3. 平均电流模式控制脉冲宽度调制 (AVERAGE CURRENT-MODE CONTROL 脉冲宽度调制)：4. 滞环电流模式控制脉冲宽度调制 (HYSTERETIC CURRENT-MODE CONTROL 脉冲宽度调制)：5. 相加模式控制脉冲宽度调制 (SUMMING-MODE CONTROL 脉冲宽度调制)一般来讲，脉冲宽度调制正激型主电路如图2.2.a所示的降压斩波器简化表示,Ug表示控制电路的脉冲宽度调制输出驱动信号。根据选用不同的脉冲宽度调制反馈控制模式，电路的，Uin（输入电压）、Uout（输出电压）、Ib（开关器件电流)、Ic或Id(电感电流)均可作为取样控制信号。Uout在作为控制取样信号时，经图1.2.b所示的电路处理，得到Ue(电压信号)，Ue送入脉冲宽度调制控制器。图1.2.b中e/a(电压运算放大器)的作用如下：1.放大及反馈Uout与Uref（给定电压）的差值，确保稳态时的稳压精度。2.保留直流低频成分 ，同时衰减交流高频成分。3.校正整个闭环系统，使其能稳定工作。1.3 开关电源脉冲宽度调制特点
电压模式控制只有电压反馈，控制结构上只有电压反馈环。其三角波幅值较大，调节是有较好的抗噪声裕量。但其对输入电压的变化动态响应较慢。而引入电流模式控制是因为其具有电压控制模式不可比拟的优点，包括：对输入电压变化响应快；消除了磁通不平衡；控制器容易设计以及输入瞬态响应好等。但电流模式也有缺点，例如：输入信号（包括电压和电流）变化时可能引起输入电压振荡；抗干扰能力比较差；电流峰值与平均值有误差等。峰值电流模式控制相对于电压模式控制，其最大优点就是对输入的电压变化以及输入负载的变化的瞬态响应迅速。但其缺点也比较显著，对于占空比大于50%的开环不稳定性，峰值电流于平均电流的误差难以校正。平均电流模式控制的优点是不需要斜坡补偿，对于调试好的电路具有优越的抗噪音性能。但其双闭环放大器带宽、增益等配合参数设计调试方面较为复杂。滞环电流模式控制其优点类似于平均电流模式控制，同样不需要斜坡补偿，稳定性也好，但其需要对电感电流全周期进行检测并控制。相加控制模式比普通电压模式控制动态响应速度要快3到5倍，输入路边电容需要较少，但却对信号采样式的高频噪音抑制处理要求较高。1.不同的脉冲宽度调制反馈控制模式具有各自不同的优缺点，在设计开关电源选用时要根据具体情况选择合适的脉冲宽度调制的控制模式。2.各种控制模式脉冲宽度调制反馈方法的选择一定要结合考虑具体的开关电源的输入输出电压要求、主电路拓扑及器件选择、输出电压的高频噪声大小、占空比变化范围等。3.脉冲宽度调制控制模式是发展变化的,是互相联系的，在一定的条件下是可以互相转化的 。1.4 选用脉冲宽度调制芯片原则开关电源的脉冲宽度调制专用芯片有三个经典型号:UC3842,TL494,SG3525在进行开关电源设计的时候往往要涉及到一个问题，那就是脉冲宽度调制调制芯片的选用，它的选用不管是大功率，还是小功率电源都要注意频率和精度要求，以达到最佳性价比。一般有如下几条原则：1.芯片的最大输出频率： 基于脉冲宽度调制的频率及电源的输出功率， 输入电压等选择磁芯及电感量。因此脉冲宽度调制的输出频率范围很重要，2. 输出信号的驱动功率，当然你也可以用外围电路增大驱动功率。3. 通常基于成本考虑芯片及电路的架构。