電流模式LLC控制器中斜坡補償?shù)囊饬x
前言:大約2年前我研究了NCP1399的電流模式控制方法,并建立了仿真模型。在沒有更多的資料前提下,我分析該控制器內(nèi)部存在的斜率補償是為了系統(tǒng)穩(wěn)定性。在時隔兩年后,我還是在想這個問題,并做了一些仿真的測試。
可見早期關(guān)于NCP1399的文章:
1、VMC和CMC的LLC控制器仿真對比 第一節(jié)
2、VMC和CMC的LLC控制器仿真對比 第二節(jié)
? 現(xiàn)在再看此種控制,完全可以當作峰值電流模式的控制思想來分析,可見下圖:

? 當諧振電容電壓碰到VCRH的限值時,關(guān)閉HG。我們事實上控制的是諧振電容的電壓的上升斜坡,我們把這個對象看作是流入諧振腔的電流大小。這種控制方法完全可以與PWM拓撲中的峰值電流模式對應(yīng)起來,PWM中反饋電壓限制流入電感的電流峰值,這里反饋限制住流入諧振電容的電流(通過電壓的形式表現(xiàn))。如果以對偶的方法分析,那么諧振變換器的峰值電壓(電容)控制方法必然也會遇到不穩(wěn)定的情況。雖說諧振變換器就是50%占空比工作,不會存在大于50%的問題,但是從PWM變換器在峰值電流模式控制上進入不穩(wěn)定的情況時候是電感的放電電流和充電電流之間的矛盾所引起。類似的情況,是在諧振變換器在低于諧振頻率運行時。故障的表現(xiàn)當然不能說是大于50%的占空比引起,可能是由于系統(tǒng)上其它的某個擾動所導致,目前我還沒有找到相關(guān)的文獻說明這個問題。
? 下面僅從仿真的角度來看這個問題,在第一次測試:系統(tǒng)工作在低于諧振頻率,不加斜率補償,掃描電壓電壓設(shè)置到輸出電壓的頻率響應(yīng)分析:

(峰值電壓控制方法的開環(huán)測試)
運行,可見在27.5KHZ處存在明顯的相位提升,可能會影響到系統(tǒng)穩(wěn)定性。



增加0.08v/us的斜坡補償減去諧振電容峰值采樣電壓,可見:

斜坡補償:

? 如果考慮把系統(tǒng)的工作點移動到SRC區(qū)域,即使是DFC也會使被控對象降為一階系統(tǒng)。所以電流模式控制更應(yīng)該是一階,此時沒有加入斜坡補償:



增加0.08v/us的諧波補償后,增益和相位都變得更加單調(diào),更容易控制和穩(wěn)定。



? 從仿真的測試結(jié)果來看,在峰值諧振電容電壓控制的方法中,增加斜坡補償后在系統(tǒng)低于諧振頻率工作時能抑制高頻處相位移,有助于提升增益余量,能提升控制的魯棒性。當系統(tǒng)工作在高于諧振頻率時,增加的斜坡補償能讓被控對象的變得的更容易控制,也能提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在增加斜率補償后,有助于閉環(huán)的穩(wěn)定性,因此在NCP13992和HR1211等控制器中存在這個功能。