Štúdium subharmonických kmitov v režime špičkového prúdu v spínaných zdrojoch
DC-DC spínaný napájací zdroj bol široko používaný v oblasti elektroniky, elektrických zariadení, domácich spotrebičov a vstúpil do obdobia rýchleho rozvoja vďaka výhodám malých rozmerov, nízkej hmotnosti, vysokej účinnosti, stabilného výkonu atď. DC-DC spínaný zdroj využíva výkonové polovodiče ako spínače a upravuje výstupné napätie riadením pracovného cyklu spínačov. Jeho topológia riadiaceho obvodu je rozdelená na prúdový režim a napäťový režim, riadenie prúdového režimu je široko používané kvôli výhodám rýchlej dynamickej odozvy, zjednodušeného kompenzačného obvodu, veľkej šírky pásma zosilnenia, malej výstupnej indukčnosti a ľahkej ekvalizácie. Riadenie režimu prúdu sa ďalej delí na riadenie špičkového prúdu a riadenie priemerného prúdu a výhody špičkového prúdu sú:
1) Prechodná odozva uzavretej slučky je relatívne rýchla a prechodová odozva na zmeny vstupného napätia a zmeny výstupného zaťaženia je tiež relatívne rýchla; 2) Riadiaca slučka sa dá ľahko navrhnúť.
2) regulačná slučka sa dá ľahko navrhnúť; a
3) má jednoduchú a automatickú funkciu magnetického vyváženia; 4) má funkciu obmedzenia prechodového špičkového prúdu atď. Špičkový induktorový prúd však môže spôsobiť, že sa v systéme objaví subharmonické kmitanie, veľa literatúry, aj keď je to do určitej miery zavedené, ale neexistuje systematická štúdia subharmonického kmitania, najmä jeho príčin a konkrétnej implementácie obvodu, tento článok bude systematický štúdium subharmonického kmitania.
1 Príčina subharmonického kmitania
Ak vezmeme ako príklad PWM modulovaný spínaný zdroj prúdu v režime špičkového prúdu (ako je znázornené na obr. 1 a je uvedená štruktúra kompenzácie zostupu), príčiny subharmonických oscilácií sú podrobne analyzované z rôznych perspektív.
Pre aktuálny režim riadenia vnútornej slučky, Obr. 2 udáva variáciu prúdu induktora, keď je pracovný cyklus systému väčší ako 50 % a prúd induktora prechádza malým krokom ∆Script, kde plná čiara predstavuje priebeh prúdu induktora, keď systém funguje normálne a prerušovaná čiara predstavuje skutočný prevádzkový tvar vlny induktorového prúdu. Je možné vidieť, že: 1) chyba prúdu induktora posledného hodinového cyklu je väčšia ako chyba predchádzajúceho cyklu, tj signál chyby prúdu induktora osciluje a šíri sa a systém je nestabilný; 2) perióda oscilácií je dvojnásobkom periódy spínania, tj frekvencia oscilácií je 1/2 frekvencie spínania, odkiaľ pochádza názov subharmonické oscilácie. Obrázok 3 zobrazuje, keď je pracovný cyklus systému väčší ako 50% a pracovný cyklus nastáva malý krok AD, keď sa mení prúd induktora, je možné vidieť, že v systéme sa objaví aj subharmonická oscilácia. A keď je pracovný cyklus systému menší ako 50 %, hoci porucha prúdu induktora alebo pracovný cyklus tiež spôsobí osciláciu chybového signálu induktorového prúdu, táto oscilácia patrí k oscilácii útlmu. Systém je stabilný.
