精品文檔-下載后可編輯分析調(diào)節(jié)PWM轉(zhuǎn)換器占空比方案-技術(shù)方案脈沖寬度調(diào)制是一種模擬控制方式，其根據(jù)相應(yīng)載荷的變化來調(diào)制晶體管柵極或基極的偏置，來實現(xiàn)開關(guān)穩(wěn)壓電源輸出晶體管或晶體管導(dǎo)通時間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)。PWM控制技術(shù)以其控制簡單，靈活和動態(tài)響應(yīng)好的優(yōu)點而成為電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用的控制方式，也是人們研究的熱點。由于當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)沒有了學(xué)科之間的界限，結(jié)合現(xiàn)代控制理論思想或?qū)崿F(xiàn)無諧振軟開關(guān)技術(shù)將會成為PWM控制技術(shù)發(fā)展的主要方向之一……在電壓模式控制下，脈寬比較器利用斜坡電壓設(shè)置脈寬。此外，在電流模式控制下，斜坡電壓的一部分可以添加到電流斜坡，以增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常，當(dāng)轉(zhuǎn)換器對斜坡電壓放電時（下降或關(guān)閉時間），將切斷電源開關(guān)。通過控制下降時間，可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器的占空比。

PWM控制器UCC38C42產(chǎn)品說明書指出標準的放電電流為8.4mA。假設(shè)需要200kHz的工作頻率，脈沖寬度為75%?？梢杂嬎愠鐾ㄟ^放電晶體管的總放電量為10.5nC。該IC對電容器充電的方法是利用一個電阻連接參考電壓（Vref）與IC時間電容器（Ct）引腳。因此，在整

個切換周期內(nèi)，Vref到Ct引腳之間都會有電流通過。該電流大小與Ct引腳電壓和電阻Rt的值相關(guān)。從產(chǎn)品說明書上還可以知道Ct引腳上的電壓將發(fā)生1.9V變化。盡管該變化不是完全線性的，因為Rt上發(fā)生的電壓變化僅為電源電壓的40%，并將從接近地電平開始并放電至接近地電平。

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。可以通過調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制充電電流的目的。

圖1中正斜率斜線表示電容器的充電電壓。斜線以下的區(qū)域表示75%循環(huán)時間內(nèi)電容器的累計充電量。由于電壓呈直線下降，放電時通過電阻的電流與相應(yīng)電壓在充電時通過電阻的電流保持一致。因此，放電時通過Rt的累計電流電量是充電時Ct充電電量的三分之一。

通過內(nèi)部放電晶體管的總電量為放電啟動時電容器的充電電量，加上電容器放電時通過Rt的電流電量?？偟碾娏渴请娙萜鞯姆逯惦娏考由想娙萜鞣烹姇r通過電阻的電量的1/3，也就是電容器的峰值電量的11/3，原因是放電斜坡也是一條直線。由此可看出，充電電流與放電電流非常相似。因此，由于充電占了3/4的時間，而放電占了1/4的時間，故放電時的累計電量應(yīng)該是充電時的1/3。

基于這點，我們可以確定Ct的值。我們知道電容器發(fā)生的電壓變化為1.9V，我們還知道在峰值電壓時，電容器充電電量的變化為10.5nC*（3/4）=7.875nC。因此，電容器電容為7.875nC/1.9V="4".145nF。有了電容值，我們現(xiàn)在就可以得到電阻值了。電壓源為5V，并根據(jù)方程：

我們根據(jù)兩個已知的電壓：V值的變化量為1.9V和5.0V的Vref，以及3.75ms的時間，得出Rt為：。結(jié)果為Rt=1.893kΩ。在仿真器中對該分析的結(jié)果進行了測試，圖2顯示了電容器的電壓，兩條線的斜率非常接近線性。通過電阻的電流波形顯示了結(jié)果很類似的鏡像。

陡升的波形相當(dāng)于對電容器的放電，而緩降的電流波形表示對電容器充電。下一步將檢查容差的影響。高低轉(zhuǎn)折點電壓變化都很小。較高的轉(zhuǎn)折點電壓會造成更長的充放電時間。同樣，較低的轉(zhuǎn)折點電壓會造成頻率上升，因為Ct電壓可以更快地到達較低電壓轉(zhuǎn)折點。

由于容差的存在，電容值的變化與電壓轉(zhuǎn)折點的變化具有同樣作用。脈沖寬度與總的周期時間比例將保持同一數(shù)值。這基本上是由于充放電周期的線性特性造成的。放電電流的波動會改變電容充放電時間的比例。如果放電電流小于標準值，則放電時間將更長，但是充電時間保持不變。這會產(chǎn)生兩方面的影響。如果放電電流大于標準值，則出現(xiàn)相反情況。如果電路只有在預(yù)設(shè)的占空比下才能進行工作的話，則必須確保在放電電流時，電路依然能在安全限值內(nèi)工作。所用的Rt也必須有容差，該阻值容差相對于放電電流的波動而言，變化并不大，推薦使用0.1%的阻值容差。

在該IC中，放電電流的波動范圍為7.2mA~9.5mA。對電路進行設(shè)計時，要牢記電流可以達到值，并且至關(guān)重要地是占空比不能超過75%的限值。這將使Ct變?yōu)?.688nF，電阻變?yōu)?.631kΩ。

很自然，若放電電流為另一極限值7.2mA，則占空比將小于預(yù)期的75%，頻率也將比預(yù)期的200kHz低。我們可以在放電電流時求出占空比。由這就是說，較低放電電流時的占空比是67%，并且頻率將減小為178.7kHz。電路仿真的結(jié)果參見圖3。

接下來電路設(shè)計人員必須參照說明書，確定Ct和Rt的變化是否在IC的工作范圍內(nèi)。他還必須驗證頻率的波動范圍是178kHz~200kHz，并且應(yīng)用中占空比是從低頻率時的67%~200kHz時的75%。

如果電路必須工作于200kHz或更高頻率，則應(yīng)在接地與Ct電容器之間施加一個電壓脈沖，其保持時間比下降時間短，使電路同步。如果電路在178kHz與67%占空比時是自由運行的，則通過同步，電路也將在200kHz工作。但是它仍然有67%的占空比，只是斜坡電壓波的波幅減少了。

用值Ct=4.31nF、Rt=1.8kΩ構(gòu)建一塊試驗電路板進行測量。計算所得的頻率為192kHz，與實際測量值一致。占空比略微有些不同，約為77%，這可能是因為測量誤差。分