Voohu：电流互感器在宽占空比应用中的相位误差补偿网络设计

在反激、正激等拓扑中，电流互感器（CT）用于检测原边电流。当占空比D接近0.5时，CT的励磁电流引起的相位延迟会导致检测波形前沿变缓，使峰值电流控制发生次谐波振荡。本文分析相位误差与占空比的关系，设计RC超前补偿网络，恢复电流信号真实性。

一、相位误差的产生机理

CT的等效模型包括励磁电感L_m、漏感L_leak和次级负载R_load。电流传递函数为H(s) = I_sec / I_pri = (R_load // (sL_m)) / ...。其中，sL_m在低频时呈感性，导致相位超前？仔细分析：实际中，励磁电感分流，使次级电流滞后于初级电流。相位延迟φ = arctan(ωL_m / R_load)。当D很大时，开关管关断瞬间的峰值电流检测点正好落在电流上升沿的尾部，相位延迟会导致检测值偏低，逐周期误差累积，引发次谐波振荡。

二、相位误差的定量影响

设CT的相位延迟为φ（度），则检测到的峰值电流I_peak_sense = I_peak_true × cosφ。当φ=30°时，误差=13.4%；φ=45°时，误差=29.3%。对于宽占空比应用（D从0.1到0.8），φ应控制在<15°（误差<3.4%）。

三、超前补偿网络设计

在CT次级并联RC串联网络（R_c + C_c），再与R_load串联或并联。推荐并联超前补偿：

计算所需相位补偿量φ_comp = φ_CT（希望降至0）。

选择C_c使转折频率f_z = 1/(2πR_load·C_c) = f_sw / (2π·tanφ_comp)。

示例：f_sw=100kHz，φ_CT=30°，则tan30°=0.577，f_z=100k/(2π×0.577)=27.6kHz。取R_load=10Ω，则C_c=1/(2π×10×27.6k)=0.58μF。

四、补偿前后的波形对比

未补偿时，CT次级电压波形前沿倾斜，峰值出现在真实峰值之后约150ns。加入补偿后，峰值提前，与初级电流真实峰值对齐。用示波器叠加初级电流采样电阻电压和CT输出电压，观察重合度。

五、Voohu CT相位补偿参考

六、设计验证

使用双通道示波器，通道1测初级电流（通过同轴分流器），通道2测CT次级电压（经补偿网络）。

调整C_c使两波形前沿对齐。

在宽占空比范围内（0.1-0.8）检查峰值误差<5%。

结语：宽占空比应用中，CT的相位延迟会引起峰值电流检测误差，可能导致次谐波振荡。通过RC超前补偿网络可有效减小相位误差，恢复准确检测。