高频开关电源的电荷控制

1979年，A．Carpel提出了用电荷控制的DC／DC转换器双环控制系统，图1（a）为电荷控制反激式转换器的原理电路，图中未画出电压环。图1（b）为工作波形。在电荷控制的模式中，检测的是主开关管V的电流iv，然后经过电容CB积分。电容电压uT与电荷Q成正比，uT与其给定值Ue比较后，经过pWM出现占空比Du。

图1电荷控制的DC／DC反激式转换器

电荷控制是一种特殊的电流型控制。其工作原理是：在每个开关周期开始时，主功率开关管V开通，在tON时间内，开关电流iv的积分为电荷Q，Q与开关电流iv的平均值Iv成正比，利用ton时间内CT上的电荷量作为负反馈控制信号。当电容q上的电压峰值UT＝Ue时，主功率开关管V关断，逻辑元件使控制电路中的开关V1闭合，电容CT放电。在一个开关周期的开始前放完电。电容CT在每个开关周期内充、放电一次，即被控制的是一个周期内的电荷。

电荷控制的特点是：开关噪声较小，可以控制开关电流的平均值。关于Buck、Flyback等转换器，其输人电流是脉动的，无法用平均电流型控制，否则要较强的滤波器。因此电荷控制适合于在Buck转换器和Fly，back型CCM模式的功率因数校正装置中应用。也可以用于谐振转换器，而电流峰值和平均电流型控制，都不能应用于谐振转换器。

电荷控制的缺点是：电流环的稳定性与输人电压及负载的变化有关，其应用也因此而受到限制。

1994年，W．Tang建立了电荷控制开关转换器的瞬态分析模型。并将这种控制方法推广应用到多谐振正激式转换器（有三个谐振元件的准谐振转换器）。20世纪末，国内专业人士将这种控制原理成功地应用于40V／50A的LCC谐振转换器，并实现了产业化。