Pesquisa sobre oscilação subharmônica no modo de corrente de pico da fonte chaveada
A fonte de alimentação comutada DC-DC tem sido amplamente utilizada nas áreas de eletrônica, equipamentos elétricos e eletrodomésticos devido às suas vantagens de tamanho pequeno, peso leve, alta eficiência e desempenho estável, entrando em um período de rápido desenvolvimento. A fonte de alimentação chaveada DC-DC usa semicondutores de potência como chaves e ajusta a tensão de saída controlando o ciclo de trabalho das chaves. A topologia do circuito de controle é dividida em modo de corrente e modo de tensão. O controle do modo de corrente é amplamente utilizado devido às suas vantagens, como resposta dinâmica rápida, circuito de compensação simplificado, grande largura de banda de ganho, pequena indutância de saída e fácil compartilhamento de corrente. O controle do modo atual é dividido em controle de corrente de pico e controle de corrente média. As vantagens da corrente de pico são: 1) resposta transitória rápida em malha fechada, bem como resposta transitória rápida a mudanças na tensão de entrada e na carga de saída; 2) O circuito de controle é fácil de projetar; 3) Equipado com função de equilíbrio magnético simples e automático; 4) Equipado com função de limitação instantânea de corrente de pico, etc. No entanto, a corrente de indutância de pico pode causar oscilações subharmônicas no sistema. Embora muita literatura tenha introduzido isso até certo ponto, não houve nenhuma pesquisa sistemática sobre oscilações subharmônicas, especialmente suas causas e implementação específica de circuitos. Este artigo realizará um estudo sistemático sobre oscilações subharmônicas.
Causas da oscilação do 1º harmônico
Tomando como exemplo a fonte de alimentação comutada no modo de corrente de pico de modulação PWM (conforme mostrado na Figura 1, e fornecendo uma estrutura de compensação descendente), uma análise detalhada é conduzida a partir de diferentes perspectivas sobre as causas da oscilação subharmônica.
Para o modo de controle de loop interno de corrente, a Figura 2 mostra a mudança da corrente de indutância quando o ciclo de trabalho do sistema é superior a 50 por cento e a corrente de indutância sofre um pequeno passo Δ, onde a linha sólida representa a forma de onda da corrente de indutância durante a operação normal do sistema, e a linha tracejada representa a forma de onda de trabalho real da corrente de indutância. Pode-se observar que: 1) o erro da corrente de indutância do último ciclo de clock é maior que o erro da corrente de indutância do ciclo anterior, ou seja, o sinal de erro da corrente de indutância oscila e diverge, e o sistema fica instável; 2) O período de oscilação é o dobro do período de comutação, ou seja, a frequência de oscilação é 1/2 da frequência de comutação, que é a origem do nome oscilação subharmônica. A Figura 3 mostra a variação da corrente de indutância quando o ciclo de trabalho do sistema é superior a 50 por cento e há um pequeno passo AD no ciclo de trabalho, indicando que o sistema também experimentará oscilação subharmônica. Quando o ciclo de trabalho do sistema é inferior a 50 por cento, embora perturbações na corrente de indutância ou no ciclo de trabalho também possam causar oscilação no sinal de erro da corrente de indutância, essa oscilação pertence à oscilação de atenuação. O sistema é estável.
