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【讨论】谈谈PWM控制器原理与应用:

现在大多数开关电源的驱动芯片都是PWM控制器。

我想学习下PWM控制器原理:即控制方式;

我贴图 大家来一起来讨论。

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st.you
LV.9
2
2011-03-28 16:22

建议,先学习TL494,再学习UC3842,经典的东西,资料多,懂的人也多。

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344020199
LV.6
3
2011-03-28 16:29
@st.you
建议,先学习TL494,再学习UC3842,经典的东西,资料多,懂的人也多。

是,,,,

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344020199
LV.6
4
2011-03-28 16:54

一、 PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation)原理:
       
脉冲宽度调制波通常由一列占空比不同的矩形脉冲构成,其占空比与信号的瞬时采样值成比例。图1所示为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。该系统有一个比较器和一个周期为Ts的锯齿波发生器组成。语音信号如果大于锯齿波信号,比较器输出正常数A,否则输出0。因此,从图1中可以看出,比较器输出一列下降沿调制的脉冲宽度调制波。
   
 
     
通过图1b的分析可以看出,生成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语音信号幅度值。因而,采样值之间的时间间隔是非均匀的。在系统的输入端插入一个采样保持电路可以得到均匀的采样信号,但是对于实际中tk-kTs<的情况,均匀采样和非均匀采样差异非常小。如果假定采样为均匀采样,第k个矩形脉冲可以表示为:
                           
1
其中,x{t}是离散化的语音信号;Ts是采样周期;  是未调制宽度;m是调制指数。
 
然而,如果对矩形脉冲作如下近似:脉冲幅度为A,中心在t = k Ts处,   在相邻脉冲间变化缓慢,则脉冲宽度调制波xp(t)可以表示为:
                           
2
其中,   。无需作频谱分析,由式(2)可以看出脉冲宽度信号由语音信号x(t)加上一个直流成分以及相位调制波构成。当   时,相位调制部分引起的信号交迭可以忽略,因此,脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进行解调。

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344020199
LV.6
5
2011-03-28 17:15

PWM是脉宽调制方式,其特点是开关频率固定,通过改变脉冲宽度来调节占空比,是开关功率变换器中最常用的控制方式。其基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环控制,调节主电路开关器件的导通脉冲宽度,使得开关电源的输出电压或电流等达到稳定值。其原理图及波形如图
2.6所示。

 

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344020199
LV.6
6
2011-03-28 17:16

         开关电源五种PWM反馈控制模式
PWM开关稳压电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件.导通脉冲宽度,使得开关电源的输出电压或电流得到稳定。PWM的开关频率一般为恒定,控制取样信号有:输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统,实现稳压、稳流及恒定功率的目的,同可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。PWM调制型开关电源有五种反馈控制模式。【17     

 

图2.10是开关电源PWM电压型控制模式原理图,VFB为输出电压通过
I也采样后反馈电压值,VR为参考电压,M1为开关管。从图中可以看出,
电压模式控制只有一个电压反馈闭环,采用脉冲宽度调制法,即将电压误差
放大器采样放大后缓慢变化的直流信号与恒定频率的三角波的斜波比较,通
过脉冲宽度调制原理,得到适当的脉冲宽度。当输入电压突然变小或负载阻
抗突然变小时,因为主电路有较大的电容和电感相移延时作用,输出电压的
变小也延时滞后,输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路
延时滞后,才能传至PWM比较器将脉宽展宽。这两个延时滞后作用是暂态
响应慢的主要原因。一1     

 

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344020199
LV.6
7
2011-03-28 17:16

电流模式控制又称峰值电流模式控制。它的概念在60年代后期来源于具有原边电流保护功能的单端自激式反激开关电源,在70年代后期才从学术上作深入地建模研究,直至80年代初期,第一批电流模式控制PWM集成电路的出现使得电流模式控制迅速推广应用。UC3842是美国Unitorde公司在80年代初期研制的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片,可直接驱动双极型晶体管、MOSFEF和IGBT等功率型半导体器件。近年来,由于大占空比时所需要的同步不失真斜波补偿技术实现上的难度及抗噪声性能差,电流模式控制面临改善性能后的电压模式控制的挑战。
如图2.11所示,是开关电源PWM电流型控制模式原理图。误差电压信号送至PWM比较器后,与一个变化的其峰值代表输出电感电流峰值的三角状波形或梯形尖角状合成波形信号比较,然后得到PWM脉冲关断时刻。电流模式控制是一种固定时钟开启、峰值电流关断的控制方法

 

 

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344020199
LV.6
8
2011-03-29 10:55
@344020199
         开关电源五种PWM反馈控制模式PWM开关稳压电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下,控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈,调节主电路开关器件.导通脉冲宽度,使得开关电源的输出电压或电流得到稳定。PWM的开关频率一般为恒定,控制取样信号有:输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统,实现稳压、稳流及恒定功率的目的,同可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。PWM调制型开关电源有五种反馈控制模式。【17      图2.10是开关电源PWM电压型控制模式原理图,VFB为输出电压通过I也采样后反馈电压值,VR为参考电压,M1为开关管。从图中可以看出,电压模式控制只有一个电压反馈闭环,采用脉冲宽度调制法,即将电压误差放大器采样放大后缓慢变化的直流信号与恒定频率的三角波的斜波比较,通过脉冲宽度调制原理,得到适当的脉冲宽度。当输入电压突然变小或负载阻抗突然变小时,因为主电路有较大的电容和电感相移延时作用,输出电压的变小也延时滞后,输出电压变小的信息还要经过电压误差放大器的补偿电路延时滞后,才能传至PWM比较器将脉宽展宽。这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要原因。一1     [图片] 

TL494是美国德州仪器公司生产的一种电压驱动型脉宽调制控制集成电路:

2 回路控制器工作原理
回路控制器的方框图如图2所示。被控制量(如压力、流量、温度等)通过传感器交换为0~5V的电信号,作为闭环回路的反馈信号,通过有源简单二阶低通滤波电路进行平滑、除杂波干扰后送给TL494的误差放大器I的IN+同相输入端。设定输入信号是由TL494的5V准电压源经一精密多圈电位器分压,由电位器动端通过有源简单二阶低通滤波电路接TL49的误差放大器I的IN-反相输入端。反馈信号和设定信号通过TL494的误差放大器I进行比较大,进而控制脉冲宽度,这个脉冲空度变化的输出又经过整流滤波电路及由集成运算放器构成的隔离放大电路进行平滑和放大处理,输出一个与脉冲宽度成正比的、变化范围为~10V的直流电压。这个电压就是所需要的输出控制电压,用它去控制执行电路,及时调整被控制量,使被控制量始终与设定值保持一致,形成闭环单回路控制

   

时序图:

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344020199
LV.6
9
2011-03-29 11:10
@344020199
TL494是美国德州仪器公司生产的一种电压驱动型脉宽调制控制集成电路:2回路控制器工作原理回路控制器的方框图如图2所示。被控制量(如压力、流量、温度等)通过传感器交换为0~5V的电信号,作为闭环回路的反馈信号,通过有源简单二阶低通滤波电路进行平滑、除杂波干扰后送给TL494的误差放大器I的IN+同相输入端。设定输入信号是由TL494的5V准电压源经一精密多圈电位器分压,由电位器动端通过有源简单二阶低通滤波电路接TL49的误差放大器I的IN-反相输入端。反馈信号和设定信号通过TL494的误差放大器I进行比较大,进而控制脉冲宽度,这个脉冲空度变化的输出又经过整流滤波电路及由集成运算放器构成的隔离放大电路进行平滑和放大处理,输出一个与脉冲宽度成正比的、变化范围为~10V的直流电压。这个电压就是所需要的输出控制电压,用它去控制执行电路,及时调整被控制量,使被控制量始终与设定值保持一致,形成闭环单回路控制[图片] [图片] [图片] 时序图:

电压驱动型脉宽调制控制集成电路都逃不出它的核心:见下图(TL494)

 

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344020199
LV.6
10
2011-03-29 15:33

3842是典型的峰值电流模式控制的芯片:

 

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st.you
LV.9
11
2011-03-29 15:44
@344020199
[图片]3842是典型的峰值电流模式控制的芯片:[图片] 

你是发给别人学习呢还是发给自己学习啊?

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mofa520
LV.8
12
2011-03-29 19:06
@344020199
[图片]3842是典型的峰值电流模式控制的芯片:[图片] 

楼主请继续! 正默默的学习和支持! 顶!!!!!

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21176659
LV.4
13
2011-03-29 19:10
@st.you
你是发给别人学习呢还是发给自己学习啊?

楼主自学呢

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zhijian1024
LV.6
14
2011-03-29 21:12
@mofa520
楼主请继续!正默默的学习和支持!顶!!!!!

支持楼主发贴,在学习中为您顶贴!

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高等数学
LV.10
15
2011-03-29 22:31
@344020199
[图片]3842是典型的峰值电流模式控制的芯片:[图片] 

楼主自学,需要作笔记的,发个帖记录下来,省纸和笔了,很环保,还能永久保存~

同时也方便别人学习,一举多得呢!

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2011-03-30 16:30
@高等数学
楼主自学,需要作笔记的,发个帖记录下来,省纸和笔了,很环保,还能永久保存~[图片]同时也方便别人学习,一举多得呢!

我是刚开始接触电源,UC3842是我的入门芯片,看了几遍,有的不知道所云啊。有些时候又一点感觉了,有些时候又感觉什么也没有。



2843在反激变换器里面的主要作用是提供一个PWM电流驱动反激电路的关键Mos管吧,控制它的导通和关断。还有一个就是反馈。


具体应该怎么学习呢,能指教一下吗

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高等数学
LV.10
17
2011-03-30 22:28
@湖之一二
我是刚开始接触电源,UC3842是我的入门芯片,看了几遍,有的不知道所云啊。有些时候又一点感觉了,有些时候又感觉什么也没有。2843在反激变换器里面的主要作用是提供一个PWM电流驱动反激电路的关键Mos管吧,控制它的导通和关断。还有一个就是反馈。具体应该怎么学习呢,能指教一下吗

反激很经典,也适合入门。

要玩精来就需要下苦功,涉及的方面也多了。

反激,你可以先从原理上仿真,然后自己设计,调试一下。

然后可以再深入学习下环路和建模方面的。

还有变压器是重点,好好研究。

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2011-03-30 23:03
@高等数学
反激很经典,也适合入门。要玩精来就需要下苦功,涉及的方面也多了。反激,你可以先从原理上仿真,然后自己设计,调试一下。然后可以再深入学习下环路和建模方面的。还有变压器是重点,好好研究。

仿真,然后自己设计,调试


怎么仿真呢,我还没有找到仿真软件呢,设计是用DXP自己画图是吧,调试我懂。

你说的环路和建模是我第一次遇到的概念。变压器确实是重点,看开关电源设计里面会有涉及到把

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st.you
LV.9
19
2011-03-30 23:06
@湖之一二
我是刚开始接触电源,UC3842是我的入门芯片,看了几遍,有的不知道所云啊。有些时候又一点感觉了,有些时候又感觉什么也没有。2843在反激变换器里面的主要作用是提供一个PWM电流驱动反激电路的关键Mos管吧,控制它的导通和关断。还有一个就是反馈。具体应该怎么学习呢,能指教一下吗
最好是结合内部的方块功能一起学习,分析每个周期芯片是怎么动作的。
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高等数学
LV.10
20
2011-03-30 23:36
@湖之一二
仿真,然后自己设计,调试怎么仿真呢,我还没有找到仿真软件呢,设计是用DXP自己画图是吧,调试我懂。你说的环路和建模是我第一次遇到的概念。变压器确实是重点,看开关电源设计里面会有涉及到把

画原理图和PCB是最基本的,软件只是个工具。

设计的思想,简单讲就是要知道电路中各元件的参数是如何来的,该如何折中考虑效率和成本等等。

仿真软件可以用pspice或者saber。

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tiger123
LV.1
21
2011-03-31 12:02
**此帖已被管理员删除**
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tiger123
LV.1
22
2011-03-31 12:22
@tiger123
**此帖已被管理员删除**
 一站式采购平台
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2011-03-31 14:04
@高等数学
画原理图和PCB是最基本的,软件只是个工具。设计的思想,简单讲就是要知道电路中各元件的参数是如何来的,该如何折中考虑效率和成本等等。仿真软件可以用pspice或者saber。

经过昨天的捣鼓,我总算把saber装上了,这个软件我老板说暂时不能很快的上手,可是我想仿真一下。


另外我想利用2843做一个反激电路,图已经画出来了,遇到的问题正是您提出的{电路中各元件的参数是如何来的},这个是做bom对吧,我还真不会,完全不会,可以指定一下不

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2011-03-31 14:29
@st.you
最好是结合内部的方块功能一起学习,分析每个周期芯片是怎么动作的。
方块功能指的是CT/RT充放电.还有FB和comp引脚吗.
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2011-03-31 15:25
@tiger123
[图片] 一站式采购平台

问一下3843采样电阻如何调看神马啊?

 

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2011-03-31 15:29
@高等数学
反激很经典,也适合入门。要玩精来就需要下苦功,涉及的方面也多了。反激,你可以先从原理上仿真,然后自己设计,调试一下。然后可以再深入学习下环路和建模方面的。还有变压器是重点,好好研究。

问一下3843采样电阻如何调看神马啊?

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st.you
LV.9
27
2011-03-31 15:54
@湖之一二
方块功能指的是CT/RT充放电.还有FB和comp引脚吗.
内部,不是外部
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2011-03-31 16:11
@春夏秋冬32
问一下3843采样电阻如何调看神马啊? 
Isrs端连一电阻到CS就行了
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mofa520
LV.8
29
2011-03-31 19:16
@tiger123
**此帖已被管理员删除**

请问这是那个公司的LOGO? 好象挺牛的!

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高等数学
LV.10
30
2011-03-31 20:19
@mofa520
请问这是那个公司的LOGO? 好象挺牛的!

不是好像,那是真的牛。

它叫 仙童

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allen-leon
LV.5
31
2011-04-01 11:39
@344020199
电流模式控制又称峰值电流模式控制。它的概念在60年代后期来源于具有原边电流保护功能的单端自激式反激开关电源,在70年代后期才从学术上作深入地建模研究,直至80年代初期,第一批电流模式控制PWM集成电路的出现使得电流模式控制迅速推广应用。UC3842是美国Unitorde公司在80年代初期研制的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片,可直接驱动双极型晶体管、MOSFEF和IGBT等功率型半导体器件。近年来,由于大占空比时所需要的同步不失真斜波补偿技术实现上的难度及抗噪声性能差,电流模式控制面临改善性能后的电压模式控制的挑战。如图2.11所示,是开关电源PWM电流型控制模式原理图。误差电压信号送至PWM比较器后,与一个变化的其峰值代表输出电感电流峰值的三角状波形或梯形尖角状合成波形信号比较,然后得到PWM脉冲关断时刻。电流模式控制是一种固定时钟开启、峰值电流关断的控制方法[图片]  

电流模式控制又称峰值电流模式控制 ???

那么平均电流模式控制算什么呢??

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