Anahtarlamalı Güç Kaynaklarının Tepe Akım Modunda Subharmonik Salınım Araştırması
DC-DC anahtarlamalı güç kaynakları, küçük boyutları, hafifliği, yüksek verimliliği ve istikrarlı performansı gibi avantajları nedeniyle elektronik, elektrikli ekipman ve ev aletleri alanlarında yaygın olarak kullanılmış ve hızlı bir gelişme dönemine girmiştir. DC-DC anahtarlamalı güç kaynakları, anahtarların görev döngüsünü kontrol ederek çıkış voltajını ayarlamak için anahtar olarak güç yarı iletkenlerini kullanır. Kontrol devresi topolojisi akım moduna ve voltaj moduna bölünmüştür. Akım modu kontrolü, hızlı dinamik yanıt, basitleştirilmiş kompanzasyon devresi, büyük kazanç bant genişliği, küçük çıkış endüktansı ve kolay akım paylaşımı gibi avantajlarından dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır. Akım modu kontrolü, tepe akım kontrolü ve ortalama akım kontrolüne bölünmüştür. Tepe akımının avantajları şunlardır: 1) hızlı geçici kapalı-döngü yanıtı ve giriş voltajı ve çıkış yükündeki değişikliklere hızlı geçici yanıt; 2) Kontrol döngüsünün tasarımı kolaydır; 3) Basit bir otomatik manyetik denge fonksiyonuna sahiptir; 4) Anlık tepe akım sınırlama fonksiyonu vb. vardır. Ancak tepe indüktör akımı sistemde harmonik altı salınımlara neden olabilir. Her ne kadar birçok literatür bunu bir dereceye kadar tanıtmış olsa da, alt harmonik salınımları, özellikle bunların nedenlerini ve spesifik devre uygulamalarını sistematik olarak incelememişlerdir. Bu makale, harmonik altı salınımlar üzerine sistematik bir çalışma yürütecektir.
1. harmonik salınımın nedeni
Örnek olarak PWM modülasyonlu tepe akım modu anahtarlamalı güç kaynağı alınarak (Şekil 1'de gösterildiği gibi ve aşağı eğim dengeleme yapısı sağlanmıştır), alt harmonik salınımın nedenleri farklı perspektiflerden ayrıntılı olarak analiz edilmiştir.
Mevcut iç döngü kontrol modu için Şekil 2, sistem görev döngüsü %50'den büyük olduğunda ve indüktör akımı küçük bir adıma uğradığında indüktör akımının değişimini gösterir. Düz çizgi, normal sistem çalışması sırasında indüktör akımı dalga biçimini temsil eder ve kesikli çizgi, indüktör akımının gerçek çalışma dalga biçimini temsil eder. Şunlar görülebilir: 1) bir sonraki saat döngüsündeki endüktans akımı hatası, önceki döngüdekinden daha büyüktür; bu, endüktans akımı hata sinyalinin salındığını ve farklılaştığını ve sistemin kararsız olduğunu gösterir; 2) Salınım periyodu anahtarlama periyodunun iki katıdır, yani salınım frekansı anahtarlama frekansının yarısı kadardır. Bu, harmonik altı salınım adının kökenidir. Şekil 3, sistem görev döngüsü %50'den büyük olduğunda ve görev döngüsünde küçük bir AD adımı olduğunda endüktör akımının değişimini gösterir. Sistemin aynı zamanda harmonik altı salınım sergilediği de görülmektedir. Sistem görev döngüsü %50'den az olduğunda, indüktör akımındaki veya görev döngüsündeki bozukluklar da indüktör akımı hata sinyalinde salınımlara neden olabilse de, bu salınım bozunum salınımına aittir. Sistem stabildir.
