DCDC系統(tǒng)的三個(gè)組成分

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主電路部分

又叫做功率模塊，是整個(gè)DCDC的主體。一個(gè)典型的全橋型 DCDC 變換器主電路拓?fù)淙缦聢D所示。

上圖中，Vin為輸入電壓，需要通過(guò)DCDC回路，在輸出端得到一個(gè)需要的輸出電壓。原邊開(kāi)關(guān)電路，將輸入電流調(diào)制成矩形波，這個(gè)過(guò)程主要依靠控制器調(diào)制特定占空比的PWM波，用以驅(qū)動(dòng)四個(gè)開(kāi)關(guān)管按照既定的順序和時(shí)間開(kāi)閉，從而實(shí)現(xiàn)電流逆變過(guò)程。

原邊輸入電壓可以通過(guò)占空比調(diào)節(jié)，占空比增加輸出電壓也增加，占空比減小輸出電壓減小。頻率則可以通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)頻率調(diào)節(jié)。T1位變壓器，變比你n。變壓器既可以實(shí)現(xiàn)電氣隔離，又可以起到電壓調(diào)節(jié)的作用。

一個(gè)固定的原邊線圈匝數(shù)，副邊改變?cè)褦?shù)，即可得到不同的電壓等級(jí)。變壓器的輸入，是經(jīng)過(guò)左側(cè)全橋電路逆變得到的脈沖矩形波，傳遞到變壓器的副邊，得到的是另一個(gè)電壓幅值的交流正弦波。經(jīng)過(guò)DR1和DR2整流以后，再經(jīng)由Cf和Rl濾波處理，得到直流電，提供給輸出端。

驅(qū)動(dòng)模塊部分

對(duì)于控制芯片輸出的四路 PWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)說(shuō)，并不能直接驅(qū)動(dòng)四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管。所以，一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)電源是需要配套一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管。驅(qū)動(dòng)電路種類很多，主要由以下三種:

直接耦合型：

控制芯片的每一路輸出 PWM 驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)由兩個(gè)三極管組成的放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管。此種方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制部分與主電路的隔離。

脈沖變壓器耦合型驅(qū)動(dòng)電路：

此電路是在直接耦合型的基礎(chǔ)上加上了一個(gè)脈沖變壓器，實(shí)現(xiàn)了控制電路與主電路的隔離。但是這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是，涉及到變壓器的設(shè)計(jì)、制作等方面，比較復(fù)雜。

驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)電路：

為了更加方便地來(lái)驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管，很多公司研制出驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片可以輸出較大的功率，驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管，而且隨著芯片的小型化發(fā)展，現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)芯片體積非常小，有各種封裝形式。利用驅(qū)動(dòng)芯片對(duì)功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)，這種方法比較簡(jiǎn)單，但是控制電路與主電路仍然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)隔離。

控制模塊部分

主電路的反饋主要有三種控制模式：電壓控制模式，峰值電流控制模式，平均電流控制模式。

電壓控制模式：

屬于電壓反饋，利用輸出電壓進(jìn)行校正，是單環(huán)反饋模式，輸出電壓采樣與輸入基準(zhǔn)電壓比較，得到的輸出信號(hào)與一鋸齒波電壓比較，輸出 PWM波信號(hào)。電壓控制模式設(shè)計(jì)以和運(yùn)用都比較簡(jiǎn)單，但是電壓控制模式?jīng)]有對(duì)輸出電流進(jìn)行控制，有一定的誤差存在，并且輸出電壓先經(jīng)過(guò)電感以及電容的濾波，使得動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較差。

峰值電流控制模式：

峰值電流控制模式與電壓控制模式的區(qū)別在于，峰值電流控制模式中，把電壓控制模式的那一路鋸齒波形，轉(zhuǎn)換成了電感的瞬時(shí)電流與一個(gè)小鋸齒波的疊加。但是電感的瞬時(shí)電流并不能表示平均電流的情況。

平均電流控制模式：

屬于雙環(huán)控制方式，電壓環(huán)的輸出信號(hào)作為基準(zhǔn)電流與電感電流的反饋信號(hào)比較。設(shè)置誤差放大器，可以平均化輸入電流的一些高頻分量，輸出的經(jīng)過(guò)平均化處理的電流，再與芯片產(chǎn)生的鋸齒波進(jìn)行比較，輸出合適的 PWM 波形。

電感電流和電容電壓因此需要對(duì)兩個(gè)變量都要進(jìn)行PID整定，一個(gè)典型的控制流程如下圖所示。控制模塊是由兩個(gè)PID控制器組成，分別是電壓控制控制外環(huán)和電流控制內(nèi)環(huán)，在流程圖中給出一個(gè)參考電壓，設(shè)計(jì)合理的參數(shù)，就可以很快速的達(dá)到控制系統(tǒng)的目的。