传统电流模式的缺陷及改进方案：斜坡补偿电路

电流控制技术的斜坡补偿分析当占空比大于50%时，采用电流控制技术容易发生不稳定现象，主要原因为：(1)占空比大于50%时，电路容易发生次谐振荡，其原理如图5-2所示，设△I n 为第n次开通前电流扰动信号，m1和m2分别为电流上升下降率，实线为稳定情况，虚线为加入扰动后的情况，可以推出：第n+1个开关周期电流扰动量为△I n+1=-△I n （m2/m1），当D>0.5时，即m2>m1时，扰动会在随后一个周期加大，造成不稳定或性能下降；(2)占空比大于50%时，电流的下降率大于上升率，平坦的上升率使电感电流出现一个干扰而被放大，最终导致电路不稳定。

因此占空比大于50%时，必须采用斜坡补偿的方法来改善其工作特性。

斜坡补偿可采用下列两种方法：ΔΔ图5-2 电流控制中的次谐振荡 图5-3 Ue 处加上斜坡补偿(1) 误差电压U e 处加上斜坡补偿补偿原理波形，如图5-3所示。

在Ue 处加入斜坡补偿后，将不再发生次斜振荡。

补偿斜坡的斜率m 等于或略大于m2/2，此时△I n+1=-△I n （m2-m）/(m1-m），在随后的周期电流扰动会减小到零，系统得以真正的电流模式运行，而不影响电流模式优越性的发挥。

补偿斜坡可以由振荡器获得。

(2) 采样电压Us 处加上斜坡补偿斜坡补偿电路器振荡波形控制电路振荡原边电流波形流反馈信号波形斜坡补偿后的电图5-4 采样电压Us 处加上斜坡补偿补偿原理波形，如图5-4所示。

将补偿斜坡加在采样电阻R S 的感应电压上，使反馈信号电压变化率增大，再与平滑的误差电压进行比较。

这种补偿同样能有效地防止谐波振荡现象，使电路工作稳定。

补偿斜坡也由振荡器获得。

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斜坡补偿电路原理你看啊，在电源电路里呢，有个叫电流模式控制的方法。

这就像是一个小管家，要管着电路里电流的事儿。

可是呢，这个小管家有时候也会遇到麻烦。

比如说，当占空比（这就像是电流工作的时间比例啦）变得比较大的时候，电路就会开始捣乱，它会出现一种不稳定的情况，就像小朋友闹脾气一样。

那怎么办呢？这时候斜坡补偿电路就闪亮登场啦。

斜坡补偿电路就像是一个超级英雄，来拯救这个不稳定的局面。

想象一下，电路里的电流或者电压信号就像一座座小山包。

正常情况下呢，这些小山包按照一定的规律排列着，电路就稳稳当当的。

但是当占空比变大的时候，这些小山包就开始变得歪歪扭扭，电路就跟着不稳定啦。

斜坡补偿电路呢，它会给这些小山包添加一些特殊的“泥土”，让小山包重新变得规规矩矩的。

具体来说哦，斜坡补偿电路会产生一个斜坡信号。

这个斜坡信号就像是一把神奇的小铲子，把那些不整齐的小山包重新塑形。

这个斜坡信号会和原来电路里的信号混合在一起。

比如说，原来的信号是往上冲得太猛了，斜坡信号就像一个温柔的力量，拉着它，让它慢慢上升，而不是一下子就冲到天上去。

你可以把原来的电路信号想象成一个调皮的小猴子，总是上蹿下跳的。

斜坡补偿电路产生的信号呢，就像是小猴子的妈妈，牵着它，让它稳稳地走路。

这样一来，电路就不会因为电流或者电压信号的乱跳而不稳定啦。

再从数学的角度看一丢丢哈。

在没有斜坡补偿的时候，电路的一些计算就像是在走钢丝，很容易出错。

一旦加上了斜坡补偿，就像是给走钢丝的人加上了安全绳。

它改变了电路的一些数学关系，让那些原本可能会导致电路混乱的计算变得合理起来。

而且哦，斜坡补偿电路的这个斜坡信号可不是随便乱加的。

它的斜率是经过精心设计的。

就像裁缝做衣服，每一针每一线都得恰到好处。

如果斜率太大了，就像给小猴子的妈妈太大的力气，会把小猴子拉得太狠，电路又会出现新的问题。

要是斜率太小呢，就像妈妈根本拉不住小猴子，电路还是不稳定。

在实际的电路中，斜坡补偿电路的实现方式也是多种多样的。

电流型控制模式的斜坡补偿杨仕伟【摘要】在传统的电压形式的调控之下， PWM控制器又新添了一个电流反馈环路，该种控制器是由电流模式控制的，添加了新的东西以后动能性明显有了很大的提高，这种模式，已经成为PWM 控制器的首先款式。

【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2014(000)022【总页数】1页(P1-1)【关键词】电流模式控制;PWM控制器;电流反馈环路【作者】杨仕伟【作者单位】贵州师范学院 550025【正文语种】中文电流模式控制；PWM控制器；电流反馈环路在电压调控下的开关电源控制体系不但有一个单一的控制环路，同时又有个Q值的共同控制点，在开环倍率特征的线条上表现为一个振峰比较大的数值，使体系的震动频率大增。

为了将这种震动对整个体系产生不良的影响，通过电压控制仪器设备，利用PI或PID对整体体系进行震动频率的调整，而这种调控措施降低了整个体系低频段的震动损坏，使整个体系的反应速度降低，影响了震动的特性。

电流模式的调控系统，对电流正常使用产生不利的影响，对整个体系的开环效率产生好的影响，使其变得比较容易调整。

一般情况下，采用电流调控方式后，电压环的电流传递速率将会发生巨大变化，其频率特征线条也会受到谐振峰的影响，所以对电压环进行恰当的调整将变得十分容易，可以提高电流的运转效率，使得整个电流运转体系的动态性加强，为其提供一个更加稳定的运转环境，不过电流模式的调控也具有明显的不足之处，正如下面提到的：（1）所占用的空间面积超过一半还多的时候，整个体系就会出现不稳定的问题，特别容易引起次谐波振荡的出现。

此外，在选择电路拓扑结构的过程中还会受到不同程度的限制，在升压型电路和降压—升压型电路中，因为距离电流输出端的距离过远，所以在峰值电流与平均电流之间从在这很大的不足之处。

（2）对杂音很敏感，而且对这些声音的抵抗能力比较弱小。

由于电感处于连续储能电流之中，所以电流在经过斜坡的过程中其输送效率也会明显地降低，电流信号中一旦产生一些杂音就会对整个控制系统产生不良的影响，在关闭的时候将会对共振谐波产生很大的影响，使系统进入次谐波振荡。

电流控制技术和斜坡补偿一、电流型控制原理及特点原理：电流型脉宽调制(PWM)控制器是在普通电压反馈PWM 控制环内部增加了电流反馈的控制环节,因而除了包含电压型PWM 控制器的功能外,还能检测开关电流或电感电流,实现电压电流的双环控制。

控制原理框图如下图（图1）所示。

图 1 双环电流型控制器原理图从图 1 可以看出,电流型控制器有两个控制闭合环路:一个是输出电压反馈误差放大器Ａ,用于与基准电压比较后产生误差电压;另一个是变压器初级(电感)中电流在Rs 上产生的电压与误差电压进行比较,产生调制脉冲的脉宽,使得误差信号对峰值电感电流起着实际控制作用。

系统工作过程如下:假定输入电压下降,整流后的直流电压下降,经电感延迟使输出电压下降,经误差放大器延迟Vca 上升,占空比变化,从而维持输出电压不变,在电流环中电感的峰值电流也随输入电压下降,电感电流的斜率di/dt 下降,导致斜坡电压推迟到达Vca,使PWM 占空比加大,起到调整输出电压的作用。

由于既对电压又对电流起控制作用,所以控制效果较好在实际中得到广泛应用。

特点：a)由于输入电压Vi 的变化立即反映为电感电流的变化,不经过误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度(电流控制环),因而使得系统的电压调整率非常好,可达到0.01%V, 能够与线性移压器相比。

b)由于双环控制系统内在的快速响应和高稳定性,反馈回路的增益较高,不会造成稳定性与增益的矛盾,使输出电压有很高的精度。

ｃ)由于Rs 上感应出峰值电感电流,只要Rs 上电平达到1V,PWM 控制器就立即关闭,形成逐个脉冲限流电路,使得在任何输入电压和负载瞬态变化时,功率开关管的峰值电流被控制在一定范围内,在过载和短路时对主开关管起到有效保护。

d)误差放大器用于控制,由于负载变化造成的输出电压变化,使得当负载减小时电压升高的幅度大大减小,明显改善了负载调整率。

e)由于系统的内环是一个良好的受控电流放大器,所以把电流取样信号转变成的电压信号和一个公共电压误差放大器的输出信号相比较,就可以实现并联均流,因而系统并联较易实现。

峰值电流模式升压DC-DC变换器中斜坡补偿的分析与设计摘要：本文通过分析固定频率、峰值电流模式升压DC-DC变换器中斜坡补偿的基本原理，提出了一种简单实用的斜坡补偿电路。

该电路利用恒定电流充放电型振荡器产生的斜坡电压信号，通过一个V-I电路转换成可作为斜率补偿用的斜坡电流信号。

关键词：峰值电流模式；振荡器；斜坡补偿引言开关电源按控制模式可以分为电压模式和电流模式两大类。

相比电压模式而言，电流模式因动态响应快、补偿电路简单、增益带宽大、易于并行输出等优点而获得广泛应用。

但是，在峰值电流模式中存在如下问题：占空比大于50%时系统的开环不稳定；由于峰值电流而非平均电感电流而产生的系统开环不稳定性；次谐波振荡；抗干扰能力差，特别是当电感中的纹波电流成分很小时，这种情况更为严重。

解决上述问题的办法很简单，就是增加一个斜坡补偿电路。

本文介绍了固定频率、峰值电流模式升压DC-DC变换器斜坡补偿的基本原理，设计了一种简单实用的斜坡补偿电路。

斜坡补偿的基本原理i_sense是对功率开关管的电流采样，相当于对ton时间内电感电流的采样。

将采样电流i_sense转换成电压信号Vi，再输入到PWM比较器，与误差放大器的输出Vea比较，从而控制功率开关管的导通与关断，实现稳定输出电压的功能。

显然，误差放大器的输出Vea确定了电感电流的峰值，这里假设这个电流为Iref。

首先考虑无斜坡补偿的情况。

从t=nT到t=(n+1)T的一个周期内(T为开关周期)，电感电流线性上升到Iref，然后开始下降。

设t=nT 时的电感电流为in，t=(n+1)T时电感电流为in+1，输出电压为v，占空比为D。

若考虑稳态情况下电流in存在的微小扰动，由升压公式v/Vin=1/(1-D)，并且忽略公式(2)中后两项in的高阶项，则有：设l=-D/(1-D)，则为使系统稳定，l必须满足-1<L<1，即D<0.5。

现在考虑叠加一个斜率为mc的斜坡补偿电流信号到电感电流上的情况，这里mc>0。

峰值电流控制变换器斜坡补偿电路的优化设计在现代电力电子领域，峰值电流控制变换器因其诸多优点而得到了广泛应用。

然而，在其工作过程中，存在着一些潜在的不稳定因素，其中一个关键问题就是需要进行斜坡补偿。

斜坡补偿电路的设计对于保证峰值电流控制变换器的稳定运行和性能优化至关重要。

本文将深入探讨峰值电流控制变换器斜坡补偿电路的优化设计，以满足日益复杂的电力电子应用需求。

一、峰值电流控制变换器的工作原理在深入研究斜坡补偿电路之前，我们首先需要了解峰值电流控制变换器的基本工作原理。

峰值电流控制模式是通过检测电感电流的峰值，并将其与控制信号进行比较来调节输出。

这种控制方式响应速度快，能够有效地提高系统的动态性能。

然而，峰值电流控制模式存在一个固有的问题，即在占空比大于 50%时，系统容易出现不稳定现象。

这是由于电感电流的峰值和平均值之间存在误差，导致控制环路的增益发生变化，从而影响系统的稳定性。

二、斜坡补偿的必要性为了解决峰值电流控制变换器在占空比大于 50%时的不稳定问题，引入斜坡补偿是必要的。

斜坡补偿的基本思想是在电感电流的检测信号上叠加一个适当的斜坡信号，以修正电感电流峰值和平均值之间的误差，从而保证系统在整个占空比范围内的稳定性。

如果没有斜坡补偿，当占空比增大时，电感电流的峰值和平均值之间的差异会逐渐增大，导致控制环路的增益不稳定，可能引发系统的振荡或不稳定运行。

因此，斜坡补偿对于维持峰值电流控制变换器的稳定工作具有重要意义。

三、常见的斜坡补偿电路类型在实际应用中，常见的斜坡补偿电路有多种类型。

其中，基于电阻电容（RC）网络的斜坡补偿电路是较为简单和常用的一种。

这种电路通过在检测电阻上并联一个 RC 网络，产生一个与电感电流斜率相反的斜坡信号，从而实现补偿。

另外，基于电流源的斜坡补偿电路也是一种有效的方式。

电流源通过对电容进行充电或放电，产生所需的斜坡信号。

这种电路具有较高的精度和稳定性，但设计相对复杂，成本也较高。