Author:http://www.5dw.org山东seoAuthor:http://www.5dw.org山东seo开关电源的控制系统前言开关电源系统是弱电控制强电的系统。开关电源系统主要可以分为主功率电路和控制电路两部分。主功率电路是由变换器构成。变换器是应用功率半导体器件，对电能进行变换的装置，变换量包括电压、电流、频率和波形等方面，以达到电能更好符合各种不同用电设备要求的目的。这是通过对功率半导体器件的开关的控制来实现的。因此主功率电路是开关电源控制系统中的被控对象，而控制功率半导体器件的开关以实现既定的性能是控制装置的主要工作。将被控对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，就构成开关电源的控制系统，这样的电路即为控制电路。控制系统的工作方式有多种，其中最基本的一种是基于反馈控制原理的闭环控制系统。而大部分的开关电源控制系统是闭环控制系统。闭环控制原理通常，我们把被控量送回到控制系统的输入端，与参据量相比较产生误差信号的过程，称为反馈。若反馈的信号是与参据量相减，使得产生的偏差越来越小，称为负反馈。由于引入了被控量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的，因此也称闭环控制，如图1所示。图１反馈控制框图基本组成控制装置是由具有一定职能的各种基本元器件组成。系统的元器件按照职能分类主要有以下几种：测量单元：其职能是检测被控制的物理量。这个被控量一般为主功率电路的输出电压、主功率电路的输入电流等。给定单元：其职能是给出与期望的被控量相对应的参据量，即给定量。在开关电源系统中，给定量一般为直流常量或者是交流正弦量。比较单元：其职能是将检测到的被控制量的实际值与参据量进行比较，求出他们之间的偏差。校正单元：即补偿单元，用串联方式或者反馈方式（并联方式）等方式连接在系统中，以改善系统的性能。这个补偿网络是控制系统的核心部分，是决定控制系统性能的关键部分。可以通过由电阻、电容组成的无源或有源网络实现，也可以通过MCU、DSP这些数字器件辅助实现。外作用类型一般加在开关电源系统上的外作用有两种类型：一种是有用输入，它决定系统被控量的变化规律，比如给定量；一种是系统不希望有的外作用，即扰动，它破坏有用输入对系统的控制。在实际系统中，扰动是不可避免的。这样的扰动包括：主功率电路输入电压的波动，主功率电路输出电流的波动或者负载的波动，元器件参数的温度漂移等。基本控制方式反馈控制是系统最基本的控制方式，也是应用最广泛的一种控制方式。此外，还有开环控制方式和复合控制方式，它们都有着各自的特点和不同的应用场合。（１）反馈控制方式如前面所提及，反馈控制方式是按照偏差进行控制的，其特点是不论什么原因使被控量偏离期望值而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控量与期望值趋于一致。可见，按照反馈控制方式设计的控制系统，具有抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力，有较高的稳态精度。如图2所示为电压型控制Boost变换器控制框图，电压反馈控制技术是开关电源系统中经典的反馈控制方法。这是60年代后期开关稳压电源刚刚开始发展就采用的第一种控制方法，该方法与一些必要的过电流保护电路相结合，至今仍然被广泛的应用。图2电压型控制Boost变换器控制框图（２）开环控制方式开环控制方式是指被控装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。按这种控制方式组成的控制系统称为开环控制系统，其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。这种控制方式也称为前馈控制、顺馈控制。开环控制系统可以由按给定量控制的控制方式组成，也可以由按扰动控制的控制方式组成。按给定量控制的开环控制系统，其控制作用直接由控制系统的输入量产生，给定一个输入量，就有一个输出量与之相对应，控制精度完全取决于控制电路所用的元器件以及主功率电路的特性，如图3所示。这种控制方式没有自动修正偏差的能力，抗扰动能力差。但由于其结构简单、调整方便、成本低，在精度要求不高或扰动影响较小的情况下，这种控制方式还是有一定的实用价值。图3按给定量控制的开环控制系统如图4所示的采用电容的开关功率变换器，一般为多级变换电路中的其中一级，通常采用开环控制，效率和功率密度较高，容易实现软开关，具有广泛的应用前景。图4开环控制的开关电容功率变换器按扰动控制的开环控制系统，是利用可测量的扰动量，产生一种补偿作用，以减少或抵消扰动对输出量的影响，如图5所示。这种控制方式直接从扰动取得信息，并据此改变被控量，因此其抗扰动性好，控制精度也较高，但它只适用于扰动是可以测量的场合，而且一个补偿装置只能补偿一个扰动因素，对其余扰动均不起补偿作用。图5按扰动控制的开环控制系统如图6所示为单周期控制Buck变换器控制框图，单周期控制