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集成电路

DC-DC 学习笔记-10: 电流控制模式的50%占空比问题和斜坡补偿

这里把关于开关变换器在电流控制模式下的50%占空比问题（亚谐波振荡问题）以及对应的斜坡补偿方法来做些小结。

下图所示为电流模式控制的buck变换器，他同时包含了电流控制和电压控制回路，其中中间框中的部分为电流控制环路。

这里的电流控制环路中，mos开关的电流与控制电流相比较，输入到RS触发器的reset端，从而控制开关的导通时间（占空比）。因此实际上，这一环路将使得开关电流的峰值与控制电流相等，如下图中所示。

下面接着把关于开关变换器在非连续导通模式下的等效电路的分析过程做一些小结，这里主要还是以buck结构为例。

与连续导通模式的分析类似，具体方法仍然是对buck变换器中的开关网络推导其等效平均模型，即考虑在DCM工作方式时的三个状态下对应的端口变量的变化。

在开关电源的设计中，常常需要来考虑输入滤波器的设计，其作用主要是提供对输入端电流在开关频率及其谐波处的分量的衰减，以减小开关电源的电磁干扰（EMI：Electro-Magnetic Interference）问题。

输入滤波电路带来的主要问题是，新增的输入滤波器会导致原本的DC-DC变换器的特性的改变，我们可以从下面的LC输入滤波结构的buck变换器来简单了解。

继续 ‘ Fundamentals of Power Electronics ’ 的学习笔记，今天来总结下关于基本的开关电源控制器或者说频率补偿部分的内容

下图所示为 buck 降压型开关电源变换器，我们可以看到在基本的 buck 开关电路之外，系统包含反馈部分 H(s), 对反馈信号与电压基准比较得到的误差信号的频率补偿模块 G_c(s), PWM 占空比调节电路，以及对于功率开关的驱动部分。

在之前的文章中得到了buck结构的等效电路的标准形式，具体如下图中所示:

其中M(D)=D, L_e=L, j(s)=V/R, e(s)=V/D²

通过上面等效电路，我们可以进一步得到buck电路的输入电压到输出电压和控制到输出电压的小信号传输函数。

对于输入电压到输出：

对于控制到输出：

注意在计算控制到输出时，将输入小信号电压源v_g(s)短路, 这也使得j(s)d(s)的小信号电流源不在后续的计算中出现。

今天的dc-dc笔记主要来对buck变换器的等效电路的推导过程做些记录，这里主要用的是平均开关模型（averaged switch model）的方法

下图是一个基本的buck变换器，我们将开关和续流二极管看成一个2端口网络，对应的端口电压和电流如图中所示。

为了构建这个开关网络的等效模型，我们需要找到2个端口的电压电流均值之间的关系。首先找到其中在周期内取值相对恒定的对象作为参变量，显然<V₁>=Vg不变，考虑稳态时的电感电流，也可以看出<I₂>也是定值。以其为参变量，可以写出：