如何在數(shù)字控制系統(tǒng)中實現(xiàn)LLC變換器的電流模式控制

　　這一切都要從 FAN7688 控制 IC 開始說起，我自從了解到這種“諧振電流積分”的控制方法后，我就一直在考慮如何在數(shù)字控制系統(tǒng)中實現(xiàn) LLC 的電流型控制。電流型控制的好處不必多說，就一個音頻抗擾度就比電壓模式 LLC 好了很多。特別是我們做車載 OBC 的應用，對輸出電流的紋波更是特別看中。如果，我這里說如果我把電流型控制方法實施在數(shù)字控制環(huán)境中，這就是一個非常好的應用技術突破。

　　在 VMC PWM 變換中有這么幾個鮮明的優(yōu)點：單電壓環(huán)工作閉環(huán)控制易于設計，PWM 載波的幅度較高控制電路穩(wěn)定性好，輸出阻抗低易于優(yōu)化多電源的交叉調整。但是也存在這么幾個不好的地方：首先反饋必須要在輸入或輸出負載變化后反饋才能響應，明顯控制存在時間滯后，導致響應差。輸出側的 LC 濾波器的轉折頻率和相位變化帶來了不穩(wěn)定的影響，環(huán)路增益隨著輸入電壓范圍變動，導致補償較難設計。

　　將電壓模式推廣到 LLC 變換器的控制中，上述 PWM 控制中的一些缺點在 LLC 變換器中同樣存在。包括低頻雙極點的影響以及控制上的滯后問題，這些都導致了目前 VMC 的 LLC 變換器很難有比較好的動態(tài)響應，這里我發(fā)一個由 L6599A 控制的 LLC 變換器的頻率控制》輸出電壓的頻率響應測試圖，更多內容可見《 VMC 和 CMC 的 LLC 控制器仿真對比

　　從 BODE 圖可見在低頻 1.5KHz 處存在雙極點和相位減少 180deg，無不在向我們揭示和 VMC 的 BUCK 變換器存在相似之處么。在 VMC 話題繼續(xù)展開前，我先收一波，讓我們先看一看在普通拓撲中的 PCM（peak current control mode）實現(xiàn)。

　　不論是 UC3843 或 LM3478 或者更新一些的模擬控制器都是這樣的原理。那我們從這里可以看到電壓環(huán)的輸出 Ve 決定了開關電流三角波的峰值，所以實現(xiàn)了對輸入電壓變化的快速響應，因為存在 Ipk = Vin*Ton/L 的關系，PCM 天然就包含了輸入電壓的前饋，另外對電感電流進行精確限流后，使電感變成了受占空比可控電流源，進而簡化了控制到輸出的傳遞函數(shù)，去掉了 LC 輸出濾波器的影響，使系統(tǒng)變成一階慣性系統(tǒng)，系統(tǒng)更易于控制和穩(wěn)定了。

　　但是 PCM 存在電流采樣效應使得在占空比大于 50%會進入大信號不穩(wěn)定的區(qū)域，在工程上通常會增加斜率補償來解決占空比大于 50%后不穩(wěn)定的問題。電流模式最大的好處就是大幅度提升音頻抗擾度，使得輸出電壓中的 AC 輸入紋波大幅度降低，這一點對 LLC 變換器來說就非常有吸引力。眾多工程經(jīng)驗和理論無不指出普通 VMC 的 LLC 變換的輸出工頻紋波較大，是一個比較麻煩問題。包括我們在 OBC 應用上的輸出紋波電流，所以我不奇怪的把目光投向了電流模式 LLC 控制器和其背后的電流模式控制的實現(xiàn)方法上來，這里可以看我今年年初的寫的五篇電流型 LLC 控制器的建模和仿真。