0引言

近年來(lái)，隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)迅速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源成為了電子工程領(lǐng)域應(yīng)用和研究的熱點(diǎn)。與線性電源相比，開(kāi)關(guān)電源在效率、功率密度、成本等方面顯示出了明顯的優(yōu)勢(shì)，目前已經(jīng)成為主要的DC-DC變換設(shè)備。對(duì)開(kāi)關(guān)電源控制技術(shù)的研究也已成為電力電子技術(shù)領(lǐng)域中最為活躍的部分。

脈沖序列控制（PULSETrainM，PT）是一種新型定頻、非線性的電源控制技術(shù)。該技術(shù)利用脈沖控制器，根據(jù)開(kāi)關(guān)電源的工作狀態(tài)，按照一定規(guī)律通過(guò)高能量脈沖和低能量脈沖組成的脈沖序列對(duì)主電路進(jìn)行控制。與傳統(tǒng)的PWM控制不同，PT控制系統(tǒng)沒(méi)有延遲環(huán)節(jié)，對(duì)變換器輸入端或輸出端出現(xiàn)的擾動(dòng)具有較快的響應(yīng)速度。

1PT工作原理及調(diào)制特性

1.1PT控制的工作原理

PT控制技術(shù)通過(guò)在兩級(jí)固定占空比的高、低能量脈沖中進(jìn)行選擇，控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)變換器輸出電壓的調(diào)節(jié)。如果輸出電壓Uo低于基準(zhǔn)電壓Uref，控制器將連續(xù)產(chǎn)生高能量脈沖PH直到輸出電壓達(dá)到基準(zhǔn)電壓值，高能量脈沖的占空比為DH;如果輸出電壓Uo高于基準(zhǔn)電壓Uref，控制器將連續(xù)產(chǎn)生低能量脈沖PL以降低輸出電壓，低能量脈沖的占空比為DL（DL《DH）。由于高能量脈沖導(dǎo)通時(shí)間比低能量脈沖導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)，因此高能量脈沖作用的周期內(nèi)將有更多的能量傳遞至負(fù)載端。圖1（a）和圖1（b）分別顯示了PT控制Buck變換器結(jié)構(gòu)圖和PT控制原理示意圖。

本文以PT控制技術(shù)應(yīng)用于斷續(xù)導(dǎo)電模式（DiscONtinuousConductionMode，DCM）的Buck變換器為例進(jìn)行研究。采用斷續(xù)導(dǎo)電模式的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)管的零電流導(dǎo)通和二極管的零電流關(guān)斷。從而減少了開(kāi)關(guān)損耗和電磁噪聲。高能量脈沖和低能量脈沖的占空比之間的比值k（k=DH/DL）由變換器輸出電壓紋波和功率調(diào)節(jié)范圍折衷確定。

圖1（b）顯示了PT控制開(kāi)關(guān)變換器的輸出電壓和電感電流波形。由于在MOSFET開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間電感電流線性增長(zhǎng)，Buck變換器在高能量脈沖周期內(nèi)開(kāi)關(guān)管電流的平均值為：

則PH控制的一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)從變換器輸入端獲得的能量為：

式中，T為變換器的開(kāi)關(guān)周期。

同理，在一個(gè)低能量脈沖周期內(nèi)從變換器輸入端獲得的能量為：

由式（1）和（2）可知：低能量脈沖周期內(nèi)變換器傳遞的能量為高能量脈沖周期的1/k2。由于高、低能量脈沖周期相同，故變換器的開(kāi)關(guān)頻率是固定不變的。