Subharmooniliste võnkumiste uurimine lülitustoiteallikates tippvoolurežiimis
DC-DC lülitustoiteallikat on laialdaselt kasutatud elektroonika, elektriseadmete, kodumasinate valdkonnas ning see on jõudnud kiire arengu perioodi tänu väiksuse, kerge kaalu, kõrge efektiivsuse, stabiilse jõudluse jms eelistele. DC-DC lülitustoiteallikas kasutab lülititena toitepooljuhte ja reguleerib väljundpinget, kontrollides lülitite töötsüklit. Selle juhtimisahela topoloogia on jagatud voolurežiimiks ja pingerežiimiks, voolurežiimi juhtimist kasutatakse laialdaselt kiire dünaamilise reaktsiooni, lihtsustatud kompensatsiooniahela, suure võimenduse ribalaiuse, väikese väljundinduktiivsuse ja hõlpsa võrdsustamise eeliste tõttu. Voolurežiimi juhtimine jaguneb veel tippvoolu juhtimiseks ja keskmise voolu juhtimiseks. Tippvoolu eelised on: 1) kiirem transientne suletud ahela reaktsioon, kiirem transientreaktsioon sisendpinge muutustele ja väljundkoormuse muutustele; 2) juhtkontuuri lihtne disain; 3) lihtne ja automaatne magnetbalansseerimine; 4) hetkelise tippvoolu piiramise funktsioon ja nii edasi. Kuid induktiivpooli tippvool võib põhjustada süsteemis subharmooniliste võnkumiste ilmnemist, palju kirjandust, kuigi see on teatud määral tutvustatud, kuid puudub süstemaatiline uurimine subharmooniliste võnkumiste, eriti selle põhjuste ja konkreetse vooluahela rakendamise kohta, see artikkel on süstemaatiline subharmoonilise võnkumise uurimine.
1 Subharmoonilise võnkumise põhjus
Võttes näiteks PWM modulatsiooni tippvoolu režiimi lülitustoiteallika, analüüsitakse üksikasjalikult subharmooniliste võnkumiste põhjuseid erinevatest vaatenurkadest.
Voolu siseahela juhtimisrežiimi puhul näitab joonis 2 induktiivpooli voolu muutust, kui süsteemi töötsükkel on suurem kui 50% ja induktiivpooli vool läbib väikese sammu △ Seal Script, kus pidev joon on induktiivpooli lainekuju vool süsteemi normaalse töö ajal ja katkendjoon on induktiivpooli voolu tegelik töölainekuju. On näha, et: 1) viimase takttsükli induktiivpooli vooluviga on suurem kui eelmise tsükli oma, st induktiivpooli voolu veasignaal võngub ja levib ning süsteem on ebastabiilne; 2) võnkeperiood on kahekordne lülitusperiood, st võnkesagedus on 1/2 lülitussagedusest, millest tulebki subharmoonilise võnke nimetus. Joonisel 3 on näidatud, kui süsteemi töötsükkel on suurem kui 50% ja töötsükkel toimub väikese sammu AD, kui induktiivpooli vool muutub, on näha, et süsteemis ilmneb ka subharmooniline võnkumine. Ja kui süsteemi töötsükkel on alla 50%, kuigi induktiivpooli vool või töötsükkel häirib
