|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
看看大神是怎么讲环路补偿的？ $ P- Q' B6 W- t4 ^5 J3 C( E j) c
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.
( |1 }$ q( y2 q" y示意图:1 c: h) v1 U4 q
![]() / ]! @ R( h2 P S- a
![]() - z% x0 f& q6 d k
![]()
( w! L0 U' L. k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.
7 v* g; b# j8 ~( Y![]() ) T$ L' v# N$ H* Y2 \
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.* |. s) S" ^$ J1 u1 H& d; A1 x0 j. ?
bode 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* j) i, @3 j* v. F2 d9 X) ~
二： 1 f5 X) V8 H/ E$ X, ^
单极点补偿,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." {3 Z0 }/ a0 a0 ~5 a4 S: q& E
![]()
+ O4 s: N% s3 l! H, @3 [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.
5 m/ r6 O6 z3 J2 k6 r/ v![]() # L9 u, y6 g; C4 y, }6 [# k( \+ l
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。
( Y) }( H: L5 K$ g. }![]()
! |8 P8 D: V4 i2 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.
& j( G. k/ J D3 ]7 G, Q9 l) DC2 增加了一个高频极点,降低开关躁声干扰.. U a# t- ^0 X8 g* H
串聯C1 實質是增加一個零點,零點的作用是減小峰值時間,使系統響應加快,并且閉環越接近虛軸,這种效果越好.所以理論上講,C1 是越大越好.但要考慮,超調量和調節時間,因為零點越距离虛軸越近,閉環零點修正系數Q 越大,而Q 與超調量和調節時間成正比,所以又不能大.總之,考慮閉環零點要折衷考慮.! U& n# o/ J9 `$ K) e. U4 a
并聯C2 實質是增加一個及點,級點的作用是增大峰值時間,使系統響應變慢.所以理論上講,C2也是越大越好.但要考慮到,當零級點彼此接近時,系統響應速度相互抵消.從這一點就可以說明,我們要及時響應的系統C1 大,至少比C2 大; J: W2 U; ^9 x7 G7 T0 f
三：环路稳定的标准. 1 H9 ^2 c0 J. S% g* D
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.
6 M0 Y5 A5 u* |4 h$ C3 {' p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.
" w( _' s9 i/ K![]()
0 X. C P) t8 z$ a![]() . A# g m2 r, h/ c* {! S* M
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:( ?1 s) g$ D/ l- ^) Y7 B1 x) Z: G
![]()
! D- Y! I$ h0 M/ X) u! Z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.# O/ T. G- D: \4 r7 k3 s/ @8 \" `
四,如何设计控制环路?2 y/ N. K0 ^6 E) d
经常主电路是根据应用要求设计的,设计时一般不会提前考虑控制环路的设计.我们的前提就是假设主功率部分已经全部设计完成,然后来探讨环路设计.环路设计一般由下面几过程组成:
/ |& m& q0 P( d! \$ {5 G! b1)画出已知部分的频响曲线.' O1 i* L" t6 w- z) S
2)根据实际要求和各限制条件确定带宽频率,既增益曲线的0dB频率.: m( K4 l. l- a1 H% ]# Y L: x
3)根据步骤2)确定的带宽频率决定补偿放大器的类型和各频率点.使带宽处的曲线斜率为20dB/decade,画出整个电路的频响曲线.! v6 Y8 r5 y! `% g
上述过程也可利用相关软件来设计:如pspice,POWER-4-5-6.一些解释:
& |6 ]6 E, K1 {% x. N [5 L% k Z& o: K6 h( ]5 y0 y3 S& }
; h9 M* Z. N% G! P1 j![]() 7 Q) n" o9 K* N8 C
3 F$ g' \- ~1 c& k/ g6 f8 i0 j- m' b& A3 n
# v( q' w3 E4 q* G
已知部分的频响曲线是指除Kea(补偿放大器)外的所有部分的乘积,在波得图上是相加.% O/ o; K) H; X+ k/ }9 I
环路带宽当然希望越高越好,但受到几方面的限制:a)香农采样定理决定了不可能大于1/2Fs;b)右半平面零点(RHZ)的影响,RHZ随输入电压,负载,电感量大小而变化,几乎无法补偿,我们只有把带宽设计的远离它,一般取其1/4-1/5;c)补偿放大器的带宽不是无穷大,当把环路带宽设的很高时会受到补偿放大器无法提供增益的限制,及电容零点受温度影响等.所以一般实际带宽取开关频率的1/6-1/10* ^+ Y3 s& Q# I2 b. @# {; f, r) ~6 I+ T
|
|
/1 
发表于 2019-6-12 09:38
收藏
淘帖
支持！
反对！
楼主