占空比一过50%，电流为何会一拍高一拍低？

占空比一过50%，电流为何会一拍高一拍低？

固定频率峰值电流模式在连续导通且占空比较大时，微小扰动可能不再衰减，而是隔周期交替放大

栅极频率没有变，电感峰值却一拍高、一拍低，这不是普通输出纹波。对固定频率峰值电流模式，连续导通、占空比较大且斜坡补偿不足时，系统可能进入二周期的次谐波振荡。 

示波器上每个开关周期都准时开始，关断时刻却交替提前、推后；把电感电流展开，两相邻周期的峰值像高低高低排列。输出平均电压可能仍在调节范围内，让问题看起来只是采样噪声。

判断边界要说清：这里讨论的是固定频率、峰值电流模式、连续导通。占空比超过50%不是所有DCDC必然振荡的通用定律，却是这类控制中必须核对斜坡补偿的典型警戒点。

每一拍都从上一次的电流误差出发

峰值电流模式在时钟到来时开通开关管，电感电流沿导通斜率上升；当采样电流碰到控制阈值，比较器关断当前脉冲。关断后电流沿另一条斜率下降，下一拍的起点由前一拍结束值决定。

图1  峰值电流控制以电流比较器决定每个周期的关断时刻

若某一拍起始电流意外高了一点，它会更早碰到峰值阈值并缩短导通时间。问题在于这段修正经过关断斜率映射到下一拍后，是变小还是变大。占空比较大时，扰动可能翻转符号同时增大，于是形成一高一低的二周期状态。

50%是扰动增益改变方向的常见边界

在理想的基本模型中，导通与关断斜率的比例决定扰动跨周期的增益。占空比小于一半时，误差通常逐拍衰减；占空比超过一半后，若没有额外斜坡，误差可能逐拍放大并呈现正负交替。频域上常在开关频率一半附近看到成分。

真实控制器可能自带斜坡补偿、限制最大占空比，或采用不同采样与调制结构，因此不能只凭D大于0.5就判故障。更可靠的证据是：相邻周期脉宽交替、峰值电流交替，并且工作点或补偿斜率变化后现象按预期改变。

图2  斜坡信号与电流采样相加后再进入PWM比较器

**先识别二周期交替，再讨论环路补偿；二者不是同一个频段的问题。**

斜坡补偿是在比较器前改变等效斜率

补偿斜坡可以加到电流采样上，也可以从控制阈值中减去。两种画法的目的相同：让比较器看到的上升斜率更陡，使上一拍留下的电流误差在下一拍得到更强衰减。资料中的峰值电流控制结构展示了斜坡发生器、比较器与锁存器的关系。

图3  定频峰值电流控制结构中，斜坡发生器参与逐周期比较

补偿量不是越大越好。斜坡过小压不住次谐波；过大则会削弱电流内环的快速性，使控制行为更接近电压模式，并改变电流限制和增益。设计应以控制器数据手册或小信号模型给出的补偿规则为准。

采样尖峰会伪装成另一类一拍长一拍短

开关节点dv/dt、二极管恢复和电流互感器复位都可能在电流采样上叠加尖峰。若尖峰偶发越过阈值，也会提前关断脉冲，但波形往往与边沿固定相关，不一定严格呈二周期稳定交替。消隐、RC滤波和采样布局是另一条整改链。

调试时同时抓栅极、电流采样原始信号、比较器输入和输出纹波。只看栅极脉宽，很难区分次谐波、噪声误触发和外环低频摆动。若探头地线太长，又可能把开关噪声测成“控制器看到的尖峰”。

图4  电流型PFC控制框图可用于定位斜坡、锁存与关断链路

用工作点扫描把判断坐实

从较小占空比逐步增加输入输出比或负载，记录交替现象出现的边界；再核对芯片内部斜坡、外部补偿网络和电流采样增益。若改变补偿后边界按模型移动，判断比单点截图更可靠。

验证还要覆盖电感公差、最低输入、最高负载和温度。次谐波是控制结构与工作点共同产生的现象，不应靠平均波形“看起来还行”放过，也不应把任何高低脉冲都贴上同一个标签。

外环带宽通常远低于开关频率，不能指望电压环把逐周期交替消掉。外环看到的多是平均值，甚至会因输出滤波而几乎看不到二周期细节。把补偿网络越调越慢，只会遮住症状，不能改变电流内环的离散稳定性。

若控制器采用谷值电流模式、平均电流模式或恒定导通时间，稳定边界与补偿方式会变化。文章里的50%警戒线不能跨控制架构套用。确认芯片内部调制方式，是计算之前必须完成的一步。

量测电感电流时，电流探头带宽和去磁状态也会制造基线漂移。可用采样电阻电压与电流探头互相印证，并在相同触发下叠加相邻两周期。真正的二周期现象应与电路工作点相关，而不是随探头位置随机变化。

数字示波器可用余辉或分段存储观察奇偶周期，但触发点要固定在时钟或栅极同一边沿。若触发在电流峰值上，显示可能人为挑选某一组脉冲，反而把交替规律藏掉。

结论

固定频率峰值电流模式中，输出平均值稳定并不代表逐周期稳定。占空比较大、补偿斜坡不足时，微小电流误差可能跨周期放大，形成一高一低的次谐波。

抓住相邻两拍的电流、比较器输入和栅极，再扫工作点与补偿量，才能把它和采样尖峰、外环摆动区分开。

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