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本帖最后由 piday123 于 2021-4-21 11:08 编辑 & @# ^$ Z5 N6 t) ~
5 j' W3 [* z* W- C2 t' z/ y引言
- p' l% N) N! B4 E
& G; {3 K+ `9 @! g! f作为工程师,每天接触的是电源的设计工程师,发现不管是电源的老手,高手,新手,几乎对控制环路的设计一筹莫展,基本上靠实验.靠实验当然是可以的,但出问题时往往无从下手,在这里我想以反激电源为例子(在所有拓扑中环路是最难的,由于RHZ 的存在),大概说一下怎么计算,至少使大家在有问题时能从理论上分析出解决问题的思路。& N6 }" g3 f) {7 ]/ |
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! c1 v, [# A7 E ^01
- R+ w5 o& _6 l$ p D一些基本知识,零,极点的概念/ S3 ~2 _) w) U1 c& }# J
) {, f6 j( O7 k
示意图：
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" K2 ^+ q+ q+ S0 E9 U, Y5 c
, d! q$ `1 G5 Q
) @5 x2 Q+ D0 f6 e( ^8 }/ `4 U
2 u) s7 {+ C; m, r
& ?, C& P: g) l z) B! J) e0 B& L' u. K7 N9 ~
这里给出了右半平面零点的原理表示,这对用Pspice 做仿真很有用,可以直接套用此图.( K' y5 m; a8 r
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" Q# @7 S8 T& G& {: e" M, N: c8 b
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/ o) C( m4 C, Z. l" s& g$ O
递函数自己写吧,正好锻炼一下,把输出电压除以输入电压就是传递函数.
' j& q. |; d- A# j5 I/ x$ W3 ~9 b( mbode 图可以简单的判定电路的稳定性,甚至可以确定电路的闭环响应,就向我下面的图中表示的.零,极点说明了增益和相位的变化。
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2 o0 d4 J% o# ^+ R* | e# {9 h
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单极点补偿
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* C7 q; }5 Y4 h3 j适用于电流型控制和工作在DCM 方式并且滤波电容的ESR 零点频率较低的电源.其主要作用原理是把控制带宽拉低,在功率部分或加有其他补偿的部分的相位达到180 度以前使其增益降到0dB. 也叫主极点补偿.2 {, r# R2 h! e5 i- c2 a
) `& i% i- d: Q! H& N" }3 M
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双极点,单零点补偿,适用于功率部分只有一个极点的补偿.如:所有电流型控制和非连续方式电压型控制.$ G( B' Z) i1 Z& F* y
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' ^ @: H$ ]: v2 ^# t' v
9 S) J5 R) k) h4 O, e7 @+ i
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三极点,双零点补偿.适用于输出带LC谐振的拓扑,如所有没有用电流型控制的电感电流连续方式拓扑。
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. X2 f2 J" }: L k6 B) ^- G+ ?) N4 f5 D% W; @* m) O$ p
. Z1 [9 l& {, p! h: V! J6 E+ lC1 的主要作用是和R2 提升相位的.当然提高了低频增益.在保证稳定的情况下是越小越好.$ b4 p0 @6 f( j& {8 A
C2 增加了一个高频极点,降低开关躁声干扰.% D1 e9 z9 ]: E8 m' i
/ g9 a- {" [0 X+ b串联C1 实质是增加一个零点,零点的作用是减小峰值时间,使系统响应加快,并且死循环越接近虚轴,这种效果越好.所以理论上讲,C1 是越大越好.但要考虑,超调量和调节时间,因为零点越距离虚轴越近,死循环零点修正系数Q 越大,而Q 与超调量和调节时间成正比,所以又不能大.总之,考虑死循环零点要折衷考虑.
% ^( C2 c; L6 b9 g* i- D
; m( m9 }8 v7 R! l% |/ ?( e0 y4 ~并联C2 实质是增加一个极点,极点的作用是增大峰值时间,使系统响应变慢.所以理论上讲,C2也是越大越好.但要考虑到,当零极点彼此接近时,系统响应速度相互抵消.从这一点就可以说明,我们要及时响应的系统C1 大,至少比C2 大.
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环路稳定的标准& \! D6 e r2 l( P+ n7 a5 Y
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只要在增益为1 时(0dB)整个环路的相移小于360 度,环路就是稳定的.% v2 d, e5 ]. H) }$ b
但如果相移接近360 度,会产生两个问题:1)相移可能因为温度,负载及分布参数的变化而达到360 度而产生震荡;2)接近360 度,电源的阶跃响应(瞬时加减载)表现为强烈震荡,使输出达到稳定的时间加长,超调量增加.如下图所示具体关系.
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3 t' n5 G C* v, Q$ C" S3 z
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所以环路要留一定的相位裕量,如图Q=1时输出是表现最好的,所以相位裕量的最佳值为52度左右,工程上一般取45度以上.如下图所示:8 x9 A# ~* G4 m, G3 g7 t
2 ], r0 L$ V. D; i; K2 U r
! \- Y! g2 S! d) T
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这里要注意一点,就是补偿放大器工作在负反馈状态,本身就有180度相移,所以留给功率部分和补偿网络的只有180度.幅值裕度不管用上面哪种补偿方式都是自动满足的,所以设计时一般不用特别考虑.由于增益曲线为-20dB/decade时,此曲线引起的最大相移为90度,尚有90度裕量,所以一般最后合成的整个增益曲线应该为-20dB/decade部分穿过0dB.在低于0dB带宽后,曲线最好为-40dB/decade,这样增益会迅速上升,低频部分增益很高,使电源输出的直流部分误差非常小,既电源有很好的负载和线路调整率." Q" Q+ H1 H& l" r
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未完，待续……0 _ B* [# b0 D1 n( _" Y
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发表于 2021-4-21 11:07
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