スイッチング電源のピーク電流モードにおける低調波発振を解明する
DC-DC スイッチング電源は、小型、軽量、高効率、安定した性能などの利点により、電子機器、電気機器、家電製品の分野で広く使用されており、急速な発展期を迎えています。 DC-DC スイッチング電源は、パワー半導体をスイッチとして使用し、スイッチのデューティ サイクルを制御することで出力電圧を調整します。その制御回路トポロジーは電流モードと電圧モードに分かれています。電流モード制御は、高速な動的応答、簡素化された補償回路、大きな利得帯域幅、小さな出力インダクタンス、容易な電流共有などの利点により広く使用されています。電流モード制御はピーク電流制御と平均電流制御に分かれます。ピーク電流の利点は次のとおりです。1) 高速過渡閉ループ応答、および入力電圧と出力負荷の変化に対する高速過渡応答。 2) 制御ループの設計が簡単です。 3) 簡易自動磁気バランス機能付き。 4) 瞬時ピーク電流制限機能などを備えていますが、インダクタ電流のピークによりシステムが低調波発振を引き起こす可能性があります。多くの文献でこれがある程度紹介されていますが、分数調波発振、特にその原因と特定の回路実装について体系的に研究されていません。この記事では、分数調波振動について体系的に研究します。
1次高調波発振の原因
PWM変調ピーク電流モードスイッチング電源（図1に示すように、ダウンスロープ補償構造を備えている）を例に、サブハーモニック発振の原因をさまざまな観点から詳細に分析します。
電流インナーループ制御モードの場合、図 2 は、システムのデューティ サイクルが 50% を超え、インダクタ電流が小さなステップ △ 厶を受けるときのインダクタ電流の変化を示しています。実線は通常のシステム動作時のインダクタ電流波形を表し、破線はインダクタ電流の実際の動作波形を表します。 1) 次のクロック サイクルのインダクタンス電流誤差は、前のサイクルのインダクタンス電流誤差よりも大きく、インダクタンス電流誤差信号が発振および発散し、システムが不安定であることを示しています。 2) 発振周期はスイッチング周期の 2 倍です。これは、発振周波数がスイッチング周波数の半分であることを意味します。これがサブハーモニック発振という名前の由来です。図 3 は、システムのデューティ サイクルが 50% を超え、デューティ サイクルに小さなステップ AD がある場合のインダクタ電流の変化を示しています。このシステムは分数調波発振も示していることがわかります。システムのデューティ サイクルが 50% 未満の場合、インダクタ電流またはデューティ サイクルの外乱によってインダクタ電流誤差信号の発振が発生する可能性がありますが、この発振は減衰発振に属します。システムは安定しています。
