理论教育 电压控制型开关调节系统的组成及基本工作原理

电压控制型开关调节系统的组成及基本工作原理

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:如图2-10所示的基于Buck变换器的电压控制型开关调节系统的工作原理:当控制电路输出一个高电平后,功率开关导通,主电路从输入电源汲取能量;反之,当控制电路输出一个低电平后,功率开关管断开,主电路停止从输入电源汲取能量。控制电路由控制器、PWM比较器、时钟电路和触发器组成。图2-10 电压控制型开关调节系统

电压控制型开关调节系统的组成及基本工作原理

开关调节系统中包含主电路(开关变换器)和控制电路,两种电路相互配合,共同工作,构成了完整的开关调节系统[1],如图2-10所示。主电路即开关变换器是由开关网络和LC低通滤波网络组成;控制电路包括输出量采样网络、误差放大器、补偿器脉冲宽度调制器以及功率开关管驱动器。

如图2-10所示的基于Buck变换器的电压控制型开关调节系统的工作原理:当控制电路输出一个高电平后,功率开关导通,主电路从输入电源汲取能量;反之,当控制电路输出一个低电平后,功率开关管断开,主电路停止从输入电源汲取能量。控制电路由控制器、PWM比较器、时钟电路和触发器组成。其中,控制器是由电压采样网络和补偿网络组成,输出电压经过电压采样网络得到kU与参考电压Uref比较后,产生误差信号作为补偿网络的输入。补偿网络作用:①对这个误差信号进行反相放大(即当输出电压高于其额定值时,补偿网络的输出电压降低,反之输出电压升高),为PWM比较器提供一个控制信号uct);②对系统进行适当的幅度和相位补偿,满足系统的稳态和动态性能指标。时钟电路产生两路输出信号:一路为窄脉冲输出,为触发器提供一个置位信号,使触发器输出为高电平;另一路为三角波输出,为PWM提供一个比较信号。当时钟电路的三角波输出电压大于控制信号时,PWM比较器输出一个高电平,为触发器提供了置零信号,触发器输出低电平,主电路中的功率开关管停止工作。因此,触发器输出的高电平脉冲信号为一个占空比受输出电压控制的开关函数δt)。整个系统的调节原理:在某个瞬间,当输出电压高于其额定值时,补偿网络输出的控制信号uct)降低,触发器输出高电平的脉冲宽度变窄,减少主电路从输入电源汲取能量的时间,使得输出电压的平均值维持不变。

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图2-10 电压控制型开关调节系统

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