在設計大型的開關電源模塊時，首先需要對系統(tǒng)有一個整體的規(guī)劃，以便于設計整體結構及相應的輔助電源。高頻開關直流電源系統(tǒng)的總體框圖。(如圖1)。

　　2 控制主電路設計

　　2.1電壓電流雙環(huán)控制

　　為了實現(xiàn)輸出電壓電流均可控，通常采用電流模式控制，常用的電流模式控制有峰值電流控制法和。針對峰值電流控制的不穩(wěn)定性，容易發(fā)生次諧波振蕩，對噪聲敏感，抗噪聲性差等幾個缺點。我們采用平均電流控制法PWM。

　　平均電流模式采用雙閉環(huán)控制，其內環(huán)控制輸出濾波電感電流，外環(huán)控制輸出電壓，提高了系統(tǒng)響應速度。平均電流模式控制PWM的原理圖(如圖2)。

　　圖2 平均電流模式控制原理圖

　　將誤差電壓信號Ue接至電流誤差信號放大器的同相端，作為輸出電感電流反饋的控制信號Uip。將帶有鋸齒紋波狀分量的輸出電感電流反饋信號Ui接至電流誤差信號放大器的反相端，跟蹤電流控制信號Uip。Ui與Uip的差值經(jīng)過電流誤差放大器放大后，得到平均電流跟蹤誤差信號UC。再由UC與三角鋸齒波信號通過比較器比較得到PWM控制信號。UC的波形與電流波形Ui反相，所以，是由UC的下斜坡(對應于開關器件導通時期)與三角波的上斜坡比較產(chǎn)生控制信號。顯然，這就無形中增加了一定的斜坡補償。但為了穩(wěn)定工作，要求電感電流的下降坡度不能大于晶振的坡度。

　　2.2小信號分析及電流、電壓環(huán)PI調節(jié)器的參數(shù)設計

　　控制方式有恒壓和恒流兩種工作方式。當D1導通時，電路工作在恒流模式，此時，電壓環(huán)不起作用，電路相當于單環(huán)控制。當D1截止時，電路工作在恒壓模式下，電路采用串級雙環(huán)控制，電流環(huán)作為電壓環(huán)的內環(huán)，電壓環(huán)PI調節(jié)器的輸出Ue作為電流環(huán)PI調節(jié)器的給定。其電路方框圖(如圖3)所示，在設計參數(shù)時，先設計電流環(huán)的調節(jié)器，獲得穩(wěn)定的內環(huán)，然后得到電流環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)Tic(s)，并將其作為電壓環(huán)的一個環(huán)節(jié)，(如圖4)所示，然后設計電壓環(huán)的調節(jié)器。這種控制方式的最大的優(yōu)點是很好地解決了電路的限流問題，使電路具有最快的限流響應速度。而且可以通過調節(jié)電阻R3，減小D1管壓降的變化量，以提高這種控制方式的穩(wěn)流精度。

　　H為輸出電壓采樣系數(shù)，

　　Ki為電感電流采樣系數(shù);

　　FM為脈寬調制器的傳遞函數(shù)，F(xiàn)M=1/Upp，(Upp為三角波峰峰值);

　　圖3 雙環(huán)控制模式下的電路方框圖

　　圖4 電壓外環(huán)等效方框圖
　　GV(s)為電壓環(huán)PI調節(jié)器的傳遞函數(shù)：(1-1)

　　Gi(s)為電流環(huán)PI調節(jié)器的傳遞函數(shù)：(1-2)

　　Gdi(s)為主電路的占空比對電感電流的開環(huán)傳遞函數(shù)(1-3)

　　忽略輸出濾波電感電容的等效電阻的影響(1-4)

　　式中：

　　Udc輸入直流母線電壓;

　　n為副邊與原邊的匝比

　　L為輸出濾波電感值;

　　RL為濾波電感的電阻;

　　C為輸出濾波電容;

　　RC為濾波電容的串聯(lián)等效電阻;

　　R為負載電阻。

　　Z(s)為負載和輸出電容支路的并聯(lián)阻抗：(1-5)  

　　由圖3可得，電流環(huán)(內環(huán))的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：(1-6)