開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(九)

大家好，這里是大話硬件。

我們來回顧一下前面8講的內(nèi)容，主要對下面的知識點進行了分析：

1.系統(tǒng)框圖

2.反饋環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)

3.功率級傳遞函數(shù)

4.PWM級傳遞函數(shù)

5.傳遞函數(shù)計算

如果我們把開關(guān)電源看成是不同的電路模塊拼接而成，現(xiàn)在已經(jīng)知道了每個模塊的傳遞函數(shù)，那么接下來的事情很簡單，按照閉環(huán)控制系統(tǒng)求解傳遞函數(shù)的方法求解就行。

整個系統(tǒng)閉環(huán)起來就是下面這樣:

要求解上面系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，就必須知道輸入和輸出。 輸出都知道是輸出電壓，但輸入是什么呢？

從上面的框圖可以看出 ，其實系統(tǒng)的輸入有兩個，一個是輸入電壓Vin，另外一個是參考電壓Vref。

這么說可能不夠形象，我們找個電源芯片的規(guī)格書看一下。

這個框圖可以看出，電源內(nèi)部會產(chǎn)生一個穩(wěn)定的參考電壓，將這個電壓作為輸入，輸入到環(huán)路中。

假如我們將輸入電壓作為整個系統(tǒng)的輸入，輸出就是輸出電壓，那么傳遞函數(shù)就是輸出/輸入，其實這個在前面的文章中就已經(jīng)求解出來了，也就是功率級的傳遞函數(shù)。

所以，如果輸入電壓是系統(tǒng)的輸入，輸入只經(jīng)過了系統(tǒng)的一部分。

假設(shè)我們將參考電壓作為整個系統(tǒng)的輸入，輸出還是輸出電壓，那么傳遞函數(shù);

化簡：

因此，如果參考電壓是系統(tǒng)的輸入，參考電壓會經(jīng)過環(huán)路。 所以，整個系統(tǒng)的輸入是參考電壓，這里和我們常規(guī)的理解可能不一樣，需要從傳遞函數(shù)的角度理解一下。

有了上面的結(jié)論，再把前面每個模塊的傳遞函數(shù)級聯(lián)起來，就可以得到開關(guān)電源系統(tǒng)的傳遞函數(shù)。 當然，研究開關(guān)電源的傳遞函數(shù)不是目的，目的是判斷電源系統(tǒng)是否穩(wěn)定。

針對傳遞函數(shù)的分母

如果分母為0，那么傳遞函數(shù)的值就是無窮大，也就是說在輸入信號為0的時候，輸出也會存在，也就是我們常說的自激振蕩。

要使系統(tǒng)不出現(xiàn)自激振蕩，就需要滿足一定的增益和相位條件，因此就引出了開關(guān)電源的穩(wěn)定性判據(jù)。 之前的文章分析過，這里不再贅述。

而分母出現(xiàn)零的條件是

幅值：

相位：

從增益和相位使分母為零的條件看穩(wěn)定判據(jù)，其實穩(wěn)定性判據(jù)就是要避免上述增益和相位的呈現(xiàn)！

分析到這里，我想很多人可能還是不太理解環(huán)路補償?shù)降资窃趺匆换厥?，下面我用比較好理解的方式概述一下。

第一步： 對于一個固定的電源系統(tǒng)，我們很容易求出控制到功率級的傳遞函數(shù)；

第二步： 我們把控制到輸出傳遞函數(shù)的波特圖畫出來，此時有相位和增益；

第三步： 我們已經(jīng)掌握了一個電源要穩(wěn)定需要什么樣的穩(wěn)定性條件；

第四步： 觀察第三步想要的增益和相位和實際第二步的增益和相位之間的差距，在什么頻率需要增加增益，在什么位置需要提升相位，需要增加幾個極點，幾個零點，看圖說話就能判斷出來。

第五步： 經(jīng)過第四步的分析，基本知道了補償系統(tǒng)需要提供哪些特性，因此利用放置零極點法，很容易將H（s）的特征表示出來；

第六步： 結(jié)合我們之前分析的電壓型和電流型分別有3種形態(tài)，通過放置合適的零極點來滿足第5步的H（s）；

將符合要求的H（s）加入到反饋中，整個系統(tǒng)就會變得穩(wěn)定，也就是實現(xiàn)了想要的增益和相位。

以上就是對開關(guān)電源環(huán)路補償?shù)睦斫狻?沒有非常深的理論，也沒有較多的公式，先幫大家建立起對環(huán)路補償這件事到底是什么樣的認知，有了這樣的理解后，后面再針對一些細節(jié)進行分析會容易很多。