帶有次級(jí)LC濾波器的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器的建模與控制

　　控制至輸出增益

　　當(dāng)電流環(huán)路閉合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的控制至輸出的傳遞函數(shù)。由此產(chǎn)生的控制至輸出的傳遞函數(shù)(見(jiàn)附錄I中的公式19)表現(xiàn)為具有一個(gè)主極點(diǎn)(ωp)和兩對(duì)復(fù)數(shù)共軛極點(diǎn)(ωl和ωh)的五階系統(tǒng)。主極點(diǎn)主要取決于負(fù)載電阻RL、C1,和C2。頻率較低的一對(duì)共軛極點(diǎn)由L2、C1和C2確定，而頻率較高的一對(duì)共軛極點(diǎn)位于開(kāi)關(guān)頻率的1/2處。此外，C1的ESR和C2的ESR分別影響兩個(gè)零點(diǎn)。

　　圖4顯示了具有不同外部斜坡值的控制至輸出的環(huán)路增益圖。與傳統(tǒng)的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器相比，在帶有次級(jí)LC濾波器的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器的控制至輸出的增益中增加了一對(duì)復(fù)數(shù)共軛極點(diǎn)(ωl)。額外的諧振極點(diǎn)可以提供最大可達(dá)180°的額外的相位延遲。相位裕量將急劇下降，即便使用III型補(bǔ)償系統(tǒng)也會(huì)很不穩(wěn)定。此外，圖4清楚地顯示了隨著斜率補(bǔ)償?shù)脑黾?，從電流模式控制到電壓模式控制的轉(zhuǎn)換。

　　圖4.降壓轉(zhuǎn)換器的控制至輸出的傳遞函數(shù)

　　混合反饋方法

　　本文將介紹一種新的混合反饋結(jié)構(gòu)，如圖5(a)所示。混合反饋的構(gòu)思是通過(guò)利用來(lái)自初級(jí)LC濾波器的附加電容反饋來(lái)穩(wěn)定控制環(huán)路。從輸出端經(jīng)過(guò)電阻分壓器的外部電壓反饋定義為遠(yuǎn)程電壓反饋，而經(jīng)過(guò)電容器CF的內(nèi)部電壓反饋將在下文中定義為本地電壓反饋。遠(yuǎn)程反饋和本地反饋在頻域上承載不同的信息。具體而言，遠(yuǎn)程反饋檢測(cè)低頻信號(hào)以便提供良好的直流輸出調(diào)節(jié)，而本地反饋檢測(cè)高頻信號(hào)以便為系統(tǒng)提供良好的交流穩(wěn)定性。圖5(b)顯示了對(duì)應(yīng)于圖5(a)的簡(jiǎn)化小信號(hào)框圖。

　　圖5.使用所提出的混合反饋方法的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器，圖(a)所示為電路圖，圖(b)所示為小信號(hào)模型。

　　反饋網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)

　　由此產(chǎn)生的混合反饋結(jié)構(gòu)的等效傳遞函數(shù)(見(jiàn)附錄II中的公式31和公式32)與傳統(tǒng)電阻分壓器反饋的傳遞函數(shù)明顯不同。新的混合反饋的傳遞函數(shù)零點(diǎn)比極點(diǎn)更多，并且額外的零點(diǎn)將在由L2和C2確定的諧振頻率處產(chǎn)生180°的相位提前。因此，利用混合反饋方法，控制至輸出的傳遞函數(shù)中的附加相位延遲將通過(guò)反饋傳遞函數(shù)中的附加零點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，這可以實(shí)現(xiàn)基于整個(gè)控制至反饋的傳遞函數(shù)的補(bǔ)償設(shè)計(jì)。