基于PSpice的升壓型開關穩壓電源設計與仿真

圖3 電感電流處于臨界點的電流變化

    2 PWM開關模式

    1986年前后，脈寬調制（Pulse Width Modulation,PWM）開關模式被提出，先后出現了電壓模式和電流模式。電流模式是目前常用的控制方法之一。

    2.1 電流模式及其不穩定性

    電流模式檢測電感電流和開關電流，并在逐個脈沖的基礎上同誤差放大器的輸出進行比較，控制PWM脈寬，由于電感電流隨誤差信號的變化而變化，從而更容易設置控制環路，改善了線性調整率。

    在CCM條件下，占空比超過50%時，電流模式存在固有不穩定性，也稱為次諧波振蕩。這種不穩定性與穩壓器的閉環特性無關，它是由固定頻率和峰值電流取樣同時工作所引起。圖4（a）顯示了這種現象，在t0時刻，開關開始導通，使電感電流以斜率m1上升，t1時刻，電流取樣輸入達到由控制電壓建立的門限。這導致開關斷開，電流以斜率m2衰減，直至下一個振蕩器周期。如果有一個擾動加到控制電壓上，產生一個小的△I,在一個固定的振蕩器周期內，電流衰減時間減少，最小電流在開關接通時刻t2,上升了△I+△I*m2/m1.最小電流在下一個周期t3減小至（△I+△I*m2/m1）m2/m1.如果m2>m1,這樣擾動經過幾個開關周期的逐漸積累后，就會出現占空比一大一小的現象，即發生了次諧波振蕩。圖4（b）顯示了通過在控制電壓上增加一個與脈寬調制時鐘同步的人為斜坡，該斜坡的斜率如果≤m2/2,才能使得電感電流跟隨控制電壓，達到真正的電流模式工作。

圖4 連續電流波形圖

    2.2 高性能電流模式控制器UC2843簡介

    UC2843是一種電流型脈寬調制電源芯片，價格低廉，廣泛應用于電子信息設備的電源電路設計，常用作反饋式開關電源的控制電路。UC 2843工作電壓為8.5~36 V,是專為離線和DC-DC變換器應用而設計，提供了只需少量外部元件就能獲得低成本高效益的解決方案。具有可微調的振蕩器、能進行精確的占空比控制、溫度補償的參考電壓、高增益的誤差放大器。電流取樣比較器和大電流圖騰柱式輸出，是驅動功率MOSFET的理想器件。其它的保護特性包括滯后式欠壓鎖定，低壓鎖定門限為8.5 V（通）和7.6 V（斷），還有逐周電流限制、可控輸出靜區時間等。

    圖5所示為UC2843的內部框圖。