模塊電源的反饋電路和設(shè)計方法.ppt

DC/DC模塊電源的反饋電路和設(shè)計方法,反饋電路(feedback loop)的基本概念：,閉環(huán)控制和負反饋 拉普拉斯變換和傳遞函數(shù) 波特圖(Bode Curve) 穩(wěn)定性判據(jù) 波特圖的測試 基本電路的傳遞函數(shù) 反饋回路的設(shè)計,自動控系統(tǒng)的基本形式：,控制器,被控對象,輸入量,控制量,輸出量,開環(huán)控制系統(tǒng),控制器,被控對象,輸入量,控制量,輸出量,閉環(huán)控制系統(tǒng),誤差量,反饋環(huán)節(jié),反饋量,+ -,自動控系統(tǒng)的基本形式：,控制器1,被控對象,輸入量,控制量,輸出量,雙環(huán)控制系統(tǒng),誤差量,反饋環(huán)節(jié),反饋量,+ -,控制器2,+ -,反饋環(huán)節(jié),輸入量1,誤差量1,內(nèi)環(huán)反饋,輸出量 Vo,輸入量,反饋量,控制量 Ve,控制量 If,控制量 D,內(nèi)環(huán) 反饋量,內(nèi)環(huán) 輸入量,Small Signal Analysis and Transfer Function,PI Controller,Optic Coupler,PWM,Power Stage,Modeling DC/DC Converter with Small signal Analysis,自動控制系統(tǒng)需分析解決的問題：,穩(wěn)定性：穩(wěn)定性問題是任一自動控制系統(tǒng)能否實際應(yīng)用的必要條件，自動控制理論應(yīng)給出影響穩(wěn)定性的因數(shù)，并給出各種因數(shù)引起穩(wěn)定或不穩(wěn)定的范圍。 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：即在穩(wěn)態(tài)情況下，控制系統(tǒng)控制的準確程度，以及控制系統(tǒng)對各種干擾的抑制能力。 動態(tài)響應(yīng)：當輸入量改變或者有干擾引入后，控制系統(tǒng)以多快以及怎樣的方式達到新的穩(wěn)定狀態(tài)。,自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述：,變換環(huán)節(jié),c(t),r(t),常微分方程描述：,拉普拉斯變換：,當 時拉普拉斯變換即為傅立葉變換,自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述：,變換環(huán)節(jié),r(t),c(t),自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述：,G(s),R(s),C(s),G1(s),R(s),C(s),G2(s),G2(s),R(s),C(s),G1(s),+ -,R1(s),自動控制系統(tǒng)的數(shù)學描述：,傳遞函數(shù)G(s)：所有控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)均為一有理多項分式， 其中s為復(fù)數(shù)。 傳遞函數(shù)G(s)的零點：即復(fù)數(shù)方程 的根，即使G(s)為零的s的取值。 傳遞函數(shù)G(s)的極點：即復(fù)數(shù)方程 的根，即使G(s)為無窮大的s的取值。,G(s),R(s),C(s),反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析：,G2(s),R(s),C(s),G1(s),+ -,R1(s),G(s)=G1(s)G2(s) 稱為反饋回路的開環(huán)傳遞函數(shù)，可以通過分析G(s)的行為來考察反饋回路的穩(wěn)定性，即當G(s)=-1或接近-1時系統(tǒng)將變得不穩(wěn)定.,開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性（波特圖）：,開環(huán)傳遞函數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)： 相位在低頻段趨向于180度（即保證系統(tǒng)是負反饋系統(tǒng)）。 在增益大于0的區(qū)間，相位必須大于0度。 在相位等于或接近0度時, 增益必須小于0。,開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性的測量：,G2(s),R(s),C(s),G1(s),+ -,R1(s),如何測得開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=G1(s)G2(s)?,G2(s),R(s),C(s),G1(s),+ -,R1(s),A,B,A,B,f,網(wǎng)絡(luò)分析儀,G(s)=A(s)/B(s),A/B,輸出量 Vo,輸入量,反饋量,控制量 Ve,控制量 If,控制量 D,內(nèi)環(huán) 反饋量,內(nèi)環(huán) 輸入量,B A,Source,常見電路的傳遞函數(shù)：,R,C,L,復(fù)祖抗,傳遞函數(shù),常見電路的傳遞函數(shù)：,R,C,Ui,Uo,一階極點,常見電路的傳遞函數(shù)：,C,Ui,Uo,R2,R1,一階極點,一階零點,常見電路的傳遞函數(shù)：,C,Ui,Uo,L,R,二階極點,光耦電路的傳遞函數(shù)：,ton: 15us toff: 510us,CTR=Ic/If TL181 CTR:12,光耦電路的傳遞函數(shù)：,一階極點,積分器的傳遞函數(shù)：,C,Ui,Uo,R,R1,Vref,- +,PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：,C1,Ui,Uo,R2,R1,R3,Vref,- +,PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：,C1,Ui,Uo,R2,R1,R3,Vref,C2,- +,當 時,PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計原則：,C1,Ui,Uo,R2,R1,R3,Vref,C2,- +,零點憑率為1/(R1C1), 極點頻率為1/(R1C2) 零點頻率必須小于極點頻率，即C2C1 R2僅與增益有關(guān)，與零極點無關(guān)。 R3與反饋特性無關(guān)，僅與電壓設(shè)置有關(guān)。,開關(guān)電源反饋電路的設(shè)計：,分析固有電路（包括主功率電路, PWM控制器,光耦等）的相位極性, 確定控制器的極性, 保證負反饋連接。 確定固有電路的極點分布情況，一般有輸出濾波器的二階極點，光耦的一階極點，功率電路的特殊極點等。 設(shè)計反饋控制器，選擇適當?shù)牧泓c補償頻率最低的極點。一般補償12個極點，補償?shù)臉O點越多系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)越好。 確定反饋控制器的增益，以獲得最大的帶寬，同時保證足夠的增益裕度和相角裕量。在無法準確估計系統(tǒng)增益的情況下，可嘗試較小的增益設(shè)計，以使系統(tǒng)穩(wěn)定，再嘗試較大的增益，以獲得良好的動態(tài)性能。,二階極點,一階極點,一階極點,零點,零點,零點,開關(guān)電源反饋電路產(chǎn)生震蕩的原因：,零極點發(fā)生偏移。極點往低頻段偏移，或增加了新的極點都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)。 系統(tǒng)增益發(fā)生變化。如光耦的增益發(fā)生變化，PWM控制器的三角波斜率發(fā)生變化。,消除震蕩的方法：,降低控制器的