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開關電源環路穩定性分析(八)

CHANBAEK ? 來源:大話硬件 ? 作者:Katter ? 2023-05-09 16:18 ? 次閱讀

在上一節分析了3種類型的電壓型補償網絡,當然前面的內容還達不到環路補償的要求,在后面會有內容對其進行補充。 我們先把整個開關電源的閉環控制所需要基本知識點過一遍,再針對性的分析。

這一講我們來分析電流型的補償網絡。

電壓型補償網絡的核心器件是電壓型運放,電流型補償網絡的核心器件是跨導型的運放,即將電壓轉換為電流。

電流型的補償網絡基本拓撲如下:

wKgZomRaAVWAFGK5AAAfozLEEIM062.jpg

在電壓型的交流分析中,反向端的電阻R2沒有起到作用,在直流分析中起到了作用; 對于電流型,無論是直流和交流R2都要起到作用,是電壓型和電流型其中一個差異。

wKgZomRaAVSASKMNAACfF8HjYBE231.jpg

求出傳遞函數為:

wKgZomRaAVWAXmwCAAASh4sWPIY731.jpg

在實際使用的時候,會在Z1和Z2的位置放置電阻或者電容來增加補償網絡的零點,極點和零極點。

I型電流型補償網絡

wKgaomRaAVWAC-5pAAAmLcD4EQo296.jpg

傳遞函數如下:

wKgZomRaAVWAF9DoAAAYZa7BVRU578.jpg

從傳遞函數可以看出,I型電流型補償網絡僅僅提供一個零極點。

II型電流型補償網絡

wKgaomRaAVWAH5HcAAAfarot6JM981.jpg

傳遞函數如下:

wKgaomRaAVSAZMH8AAAXzo2WMZM061.jpg

II型的網絡可以提供一個零極點,一個極點,一個零點

III型電流型補償網絡

wKgZomRaAVWAHtpMAAAvWnlkQxE858.jpg

傳遞函數如下:

wKgaomRaAVWAMdTtAAAf2HcAX_w624.jpg

III型的網絡可以提供一個零極點,兩個極點,兩個零點

電壓型和電流型的補償網絡對比:

補償類型 電壓式 電流式
I型 1個零極點 1個零極點
II型 1個零點,1個極點,1個零極點 1個零點,1個極點,1個零極點
III型 2個零點,2個極點,1個零極點 2個零點,2個極點,1個零極點

從上面表格可以看出,電壓型和電流型都是根據設定電阻和電容的位置和數量來提供補償的零點或者極點。

分別畫出三種補償類型的波特圖

I型補償網絡

wKgaomRaAVSAdUHqAAAgATWUJM4865.jpg

II型補償網絡

wKgaomRaAVWAY1jgAAAZ7dLXPmk091.jpg

III型補償網絡

wKgaomRaAVWAUS3VAAAXo3JlsA0660.jpg

到目前為止,我們將3種類型電壓型補償網絡,電流型補償網絡都進行梳理。

在昨天的文章中,我寫到開關電源環路補償不難,不妨從下面這樣的角度考慮

wKgZomRaAVWALrTnAAAtbMvhBUs939.jpg

更通俗的理解:

wKgZomRaAVWAP-a4AAAko2-4TQ0102.jpg

所以開關電源環路的補償換個思路來分析就是咱們約定了一個目標,增益是多少,相位是多少。 不管是Buc,Boost,Buck-Boost都有電感和電容,不可能滿足我們定的要求,因此需要使用環路來補償控制級和功率級,這才能達到目標。

從這樣的角度考慮,環路補償可以用很多種方式,不同的控制級和功率級參數有區別,電壓型和電流型都可以使用,不同的補償又帶來開關電源特性的差異。

wKgZomRaAVWAG8KlAAH1u5jq3w8746.jpg

wKgaomRaAVWAVUk3AAGqDu7mD0I910.jpg

wKgZomRaAVSAclb1AAGDnQAu1NU541.jpg

上面三種開環電源,雖然都是穩定的,但是傳遞函數的波特圖肯定有差異,所以這也是環路補償比較難的地方,要權衡多種因素,做到恰到好處!

下一講,我們將控制級,功率級,反饋級連在一起,推導開關電源的傳遞函數。

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