負(fù)電壓DC/DC開關(guān)電源的設(shè)計

圖10 CCM-CPM型電壓外環(huán)系統(tǒng)框圖

　　圖11為實際非隔離負(fù)電壓DC/DC變換電路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的硬件電路圖。

圖11 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)硬件電路圖

　　補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的靜態(tài)放大倍數(shù)與電源控制器反饋引腳相對于其參考地的靜態(tài)工作電壓Vf成正比，這里的靜態(tài)工作電壓Vf滿足如下關(guān)系式：

　　注意Vf的值應(yīng)在適中的范圍，當(dāng)取值太大，會降低系統(tǒng)的信噪比。當(dāng)取值太小，系統(tǒng)的靈敏度和穩(wěn)態(tài)特性都會下降。

　　補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性通過電容C2、C3、C4來補(bǔ)償。其中電容C2引入超前校正，有效的提高了系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。電容C3則增大了系統(tǒng)的帶寬。而電容C4起到了旁路高頻噪聲的作用。因此通過合理的選擇C2、C4、C4的電容值，可以使系統(tǒng)獲得較滿意的動態(tài)補(bǔ)償效果。

　　3 實驗研究

　　對圖4所示的電路進(jìn)行實驗研究，實驗電路的主要參數(shù)為，輸入電壓Vi=-24V,輸出電壓Vo=-15V,輸出電感L1=33μH,輸出電容C1=10μF,二極管VD1為肖特基二極管1N5819。

　　由圖12所示的輸出電壓波形可得，利用圖4所示的非隔離負(fù)電壓DC/DC開關(guān)電源可以很容易實現(xiàn)負(fù)電壓的穩(wěn)定輸出。并且反饋回路的靜態(tài)放大倍數(shù)很大，使輸出的負(fù)電壓有很好的穩(wěn)態(tài)特性。

圖12 滿載時LT1935內(nèi)部功率三極管集電極電壓和輸出電壓波形示意圖

　　圖12給出了滿載情況下電源控制器LT1935內(nèi)部功率三極管集電極輸出電壓的波形?？梢娫跐M載時系統(tǒng)不會產(chǎn)生過高的峰值電流，電感電流的波動小，即輸出紋波電流得到很好的抑制，有利于非隔離負(fù)電壓DC/DC開關(guān)電源的高效率工作和帶負(fù)載能力。同時系統(tǒng)的開關(guān)頻率很高，反饋回路的帶寬得到了保證。

　　圖13給出了滿載情況下輸出紋波電壓的波形，顯然，輸出紋波電壓的波動小，且無脈動，輸出紋波電壓得到了很有效的抑制。

圖13 滿載時輸出電壓和輸出紋波電壓波形示意圖

　　4 結(jié)論

　　提出了一種基于峰值電流控制的新型非隔離負(fù)電壓DC/DC開關(guān)電源設(shè)計方案。在連續(xù)電流模式下，保證輸出電容能通過輸出電感得到持續(xù)充電，使輸出紋波得到了有效的抑制，從而達(dá)到提高系統(tǒng)帶負(fù)載能力以及效率的目的。同時結(jié)合平均電路法構(gòu)建該開關(guān)電源在CCM條件下的小信號模型，設(shè)計了電壓外環(huán)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體性能。實驗測試表明，本方案簡單、合理、可行，具有一定的工程實際意義。