Raziskave subharmoničnega nihanja v načinu vršnega toka stikalnih napajalnikov
DC-DC stikalni napajalniki so bili pogosto uporabljeni na področju elektronike, električne opreme in gospodinjskih aparatov zaradi svojih prednosti majhnosti, majhne teže, visoke učinkovitosti in stabilnega delovanja ter so vstopili v obdobje hitrega razvoja. DC-DC stikalni napajalniki uporabljajo močnostne polprevodnike kot stikala za prilagajanje izhodne napetosti s krmiljenjem obratovalnega cikla stikal. Njegova topologija krmilnega vezja je razdeljena na tokovni način in napetostni način. Nadzor tokovnega načina se pogosto uporablja zaradi njegovih prednosti, kot so hiter dinamični odziv, poenostavljeno kompenzacijsko vezje, velika pasovna širina ojačanja, majhna izhodna induktivnost in enostavna delitev toka. Regulacija tokovnega načina je razdeljena na regulacijo temenskega toka in regulacijo povprečnega toka. Prednosti vršnega toka so: 1) hiter prehodni odziv zaprte -zanke in hiter prehodni odziv na spremembe vhodne napetosti in izhodne obremenitve; 2) Krmilno zanko je enostavno oblikovati; 3) ima preprosto funkcijo samodejnega magnetnega ravnotežja; 4) Ima trenutno funkcijo omejevanja koničnega toka itd. Vendar pa lahko najvišji induktorski tok povzroči subharmonična nihanja v sistemu. Čeprav je številna literatura to do neke mere predstavila, ni sistematično proučevala subharmoničnih nihanj, zlasti njihovih vzrokov in specifičnih izvedb tokokrogov. Ta članek bo izvajal sistematično študijo subharmoničnih nihanj.
Vzrok 1. harmoničnega nihanja
Na primeru preklopnega napajalnika v načinu temenskega toka modulacije PWM (kot je prikazano na sliki 1 in je podana struktura kompenzacije strmine navzdol), so vzroki subharmoničnega nihanja podrobno analizirani z različnih vidikov.
Za način krmiljenja tokovne notranje zanke slika 2 prikazuje variacijo toka induktorja, ko je delovni cikel sistema večji od 50 % in je tok induktorja podvržen majhnemu koraku. Polna črta predstavlja valovno obliko toka induktorja med običajnim delovanjem sistema, črtkana črta pa dejansko delovno valovno obliko toka induktorja. Vidimo lahko, da: 1) je napaka induktivnega toka v naslednjem ciklu ure večja od tiste v prejšnjem ciklu, kar kaže, da signal napake induktivnega toka niha in se razlikuje ter je sistem nestabilen; 2) Nihajna doba je dvakrat daljša od preklopne dobe, kar pomeni, da je frekvenca nihanja polovica preklopne frekvence. Od tod izvira ime subharmonično nihanje. Slika 3 prikazuje spremembo induktorskega toka, ko je delovni cikel sistema večji od 50 % in je v delovnem ciklu majhen korak AD. Vidimo lahko, da sistem kaže tudi subharmonično nihanje. Ko je sistemski delovni cikel manjši od 50 %, čeprav lahko motnje v induktorskem toku ali delovnem ciklu povzročijo tudi nihanje v signalu napake tokovnega induktorja, to nihanje spada med nihanje upadanja. Sistem je stabilen.
