PWM控制的次谐波振荡现象以及斜坡补偿

这次又是一个电源设计中工程师遇到的问题：为什么我设计的电源会出现输出占空比一大一小呢？占空比大的脉冲基本上达到最大导通时间，仅占空比小的脉冲还有调整的能力。

我用的是UC3842的PWM控制芯片，我检查了反馈信号和输入电压都很平滑。

这种现象是不是我PCB布板不合适导致干扰的缘故？它有什么坏处？该如何解决这种问题？   基于上述使用的电路架构，该电源采用的是峰值电流模式PWM，我觉得应该是出现了次谐波振荡现象。

峰值电流模式PWM控制技术具有优越的负载调整特性和抗输入干扰能力，容易实现限流或过流保护，反馈系统比较稳定且易于补偿，因而应用得非常广泛。

但峰值电流模式PWM有个特点，当占空比超过0.5且处于CCM模式时，电感电流上升的曲线和控制电平的夹角要小于下降曲线同控制电平间的夹角时，这时候从几何计算上来看，假设上一个周期电感初始电流反生一个小小扰动，到下个周期开始时，电感电流扰动是增大的，这样扰动经过几个开关周期的逐渐积累后，最后就会出现占空比一大一小的现象，这就是我们说的次谐波振荡。

它是采用峰值电流模式PWM的开环系统本身所具有的特点，并不是由于反馈问题或PCB布板导致的干扰。

从这里我们也可以知道，并不是D<0.5就不会发生次谐波振荡，而是取决于电感电流上升和下降曲线同控制电平的夹角大小问题。

次谐波振荡现象会导致系统开环不稳定、抗干扰能力变弱，严重的情况下，导致等效的开关频率减半、输出功率下降。

因而可以让设计的占空比<0.5，或引入斜坡补偿。

斜坡补偿就是在检测到的电流信号里叠加一个固定斜率的斜坡信号，或者在控制电平里叠加一个反向的斜坡信号，来加大电流信号同控制电平相交的夹角，减少次谐波振荡的发生，扩大可用的占空比范围。

但是斜坡补偿量过大将使系统失去峰值电流模式PWM的优点，而特性随着补偿量的加大则越趋近于电压模式PWM，因而设计合理的斜坡补偿量是关键。

大家可以选择那些内置了斜坡补偿功能的峰值电流模式PWM IC，这样你在设计上就可以更大范围地选择占空比，而且IC在最大占空比上做了限制，这样即使发生次谐波振荡时，次谐波振荡的情况也会比较轻微，对系统的影响也就比较小。

这样就不用再为增加谐波补偿而费脑筋了。

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