高頻開關(guān)電源的電荷控制

　　1979年，A．Carpel提出了用電荷控制的DC／DC轉(zhuǎn)換器雙環(huán)控制系統(tǒng)，圖1（a）為電荷控制反激式轉(zhuǎn)換器的原理電路，圖中未畫出電壓環(huán)。圖1（b）為工作波形。在電荷控制的模式中，檢測的是主開關(guān)管V的電流iv，然后經(jīng)過電容CB積分。電容電壓uT與電荷Q成正比，uT與其給定值Ue比較后，經(jīng)過PWM產(chǎn)生占空比Du。

　　圖1 電荷控制的DC／DC反激式轉(zhuǎn)換器

　　電荷控制是一種特殊的電流型控制。其工作原理是：在每個開關(guān)周期開始時，主功率開關(guān)管V開通，在tON時間內(nèi)，開關(guān)電流iv的積分為電荷Q，Q與開關(guān)電流iv的平均值Iv成正比，利用ton時間內(nèi)CT上的電荷量作為負反饋控制信號。當電容q上的電壓峰值UT＝Ue時，主功率開關(guān)管V關(guān)斷，邏輯元件使控制電路中的開關(guān)V1閉合，電容CT放電。在一個開關(guān)周期的開始前放完電。電容CT在每個開關(guān)周期內(nèi)充、放電一次，即被控制的是一個周期內(nèi)的電荷。

　　電荷控制的特點是：開關(guān)噪聲較小，可以控制開關(guān)電流的平均值。對于Buck、Flyback等轉(zhuǎn)換器，其輸人電流是脈動的，無法用平均電流型控制，否則需要較強的濾波器。因此電荷控制適合于在Buck轉(zhuǎn)換器和Fly，back型CCM模式的功率因數(shù)校正裝置中應(yīng)用。也可以用于諧振轉(zhuǎn)換器，而電流峰值和平均電流型控制，都不能應(yīng)用于諧振轉(zhuǎn)換器。

　　電荷控制的缺點是：電流環(huán)的穩(wěn)定性與輸人電壓及負載的變化有關(guān)，其應(yīng)用也因此而受到限制。

　　1994年，W．Tang建立了電荷控制開關(guān)轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)分析模型。并將這種控制方法推廣應(yīng)用到多諧振正激式轉(zhuǎn)換器（有三個諧振元件的準諧振轉(zhuǎn)換器）。20世紀末，國內(nèi)專業(yè)人士將這種控制原理成功地應(yīng)用于40V／50A的LCC諧振轉(zhuǎn)換器，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。