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                    類型dc dc模塊電源的反饋電路和設計方法

                  7. 上傳人:f**
                  8. 文檔編號:1958094
                  9. 上傳時間:2017-05-07
                  10. 格式:PPT
                  11. 頁數:31
                  12. 大?。?.13MB
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                    關 鍵  詞:
                    dcdc模塊電源的反饋電路和設計方法
                    資源描述:

                    《dc dc模塊電源的反饋電路和設計方法》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《dc dc模塊電源的反饋電路和設計方法(31頁珍藏版)》請在技術文庫上搜索。

                    1、O p e n L o o p G a i n Ph a s e C u r v e :G a in f( ) 20 lo g G 2 i f P h a s e f( ) a r g G 2 i f 1 8 01 00 1103110411051 801 601 401 201 00806040200204060801 001 201 401 601 80G a i n f( )P ha s e f( )f反饋帶寬 (kHz) 相角裕量 (degree) 增益裕度 (db) 40o 10db 9kHz 良好的幅頻特性新對應于良好的穩定性和快速的動態響應: 1. 相角裕量大于 50o 2. 增

                    2、益裕度大于 15db 3. 帶寬大于 20 kHz 開關電源反饋電路產生震蕩的原因: 1. 零極點發生偏移。極點往低頻段偏移,或增加了新的極點都有可能導致系統不穩。 2. 系統增益發生變化。如光耦的增益發生變化, PWM控制器的三角波斜率發生變化。 消除震蕩的方法: 1. 降低控制器的增益。 2. 降低零點頻率。 3. 讓系統開環,用網絡分析儀測試其開環傳遞函數,以確定零極點分布和增益情況,再采取相應對策。 二階極點 一階極點 一階極點 零點 零點 零點 開關電源反饋電路的設計: 1. 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

                    3、接。 2. 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。 3. 設計反饋控制器,選擇適當的零點補償頻率最低的極點 。 一般補償 12個極點,補償的極點越多系統的動態響應越好。 4. 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增益的情況下,可嘗試較小的增益設計,以使系統穩定,再嘗試較大的增益,以獲得良好的動態性能。 PI調節器的設計原則: C1 Ui Uo R2 R1 R3 Vref C2 - + R1 1 104 R2 1 103 C1 1 108 C2 1 1091 10 1 00 11031

                    4、104110590756045301501530456075901 051 201 351 501 651 80G a i n f( )P ha s e f( )f1. 零點憑率為 1/(R1C1), 極點頻率為 1/(R1C2) 2. 零點頻率必須小于極點頻率,即 C2C1 3. R2僅與增益有關,與零極點無關。 4. R3與反饋特性無關,僅與電壓設置有關。 )1(1/)(211211sCRsCRsCRUiUosGPI調節器的傳遞函數: C1 Ui Uo R2 R1 R3 Vref C2 )1(1/)(211211sCRsCRsCRUiUosG- + 12 CC 當 時 R1 1 104 R

                    5、2 1 103 C1 1 108 C2 1 1091 10 1 00 11031104110590756045301501530456075901 051 201 351 501 651 80G a i n f( )P ha s e f( )fPI調節器的傳遞函數: C1 Ui Uo R2 R1 R3 Vref sCRsCRRRUiUosG sC1211211 1/)( 1 - + R1 1 104 R2 1 103 C 1 1081 10 1 00 11031104110590756045301501530456075901 051 201 351 501 651 80G a i n f(

                    6、)P ha s e f( )f積分器的傳遞函數: C Ui Uo R R1 Vref RC sRUiUosGsC 1/)( 1 - + R 1 104 C 1 1081 10 1 00 1103110411051 801 601 401 201 00806040200204060801 001 201 401 601 80G a i n f( )P ha s e f( )f光耦電路的傳遞函數: 1)( sC T RsGus53C T R 2 3 10611031104110511069080706050403020100102030405060708090G a i n f( )P ha s

                    7、e f( )f一階極點 1p光耦電路的傳遞函數: ton: 15us toff: 510us CTR=Ic/If TL181 CTR:12 常見電路的傳遞函數: sCsCRsLUiUosG 11/)( 11)(2 R C sL C ssGC Ui Uo L R L 1 106 C 1 104 R 0 . 0 211031104110511061 801 651 501 351 201 059075604530150153045607590G a i n f( )P ha s e f( )f二階極點 LCn1常見電路的傳遞函數: C Ui Uo R2 111122/)(RRRRUiUosGsCs

                    8、C1 00 1103110411059080706050403020100102030405060708090G a i n f( )P ha s e f( )fR1 1 104 R2 1 103 C 1 108R1 2121RRRRR 1 1/)( 1212 CsRCsRRRRUiUosG一階極點 CRp 11一階零點 CRz 1常見電路的傳遞函數: R C Ui Uo 11/)(11 R C sRUiUosG sCsC11031104110511069080706050403020100102030405060708090G a i n f( )P ha s e f( )fR 1 104

                    9、C 1 109一階極點 RCp1常見電路的傳遞函數: R C L 復祖抗 傳遞函數 R Cj1 LjR sLsC1輸出量 Vo 輸入量 反饋量 控制量 Ve 控制量 If 控制量 D 內環 反饋量 內環 輸入量 B A Source 開環傳遞函數的幅頻特性的測量: G2(s) R(s) C(s) G1(s) + - R1(s) 如何測得開環傳遞函數 G(s)=G1(s)G2(s)? G2(s) R(s) C(s) G1(s) + - R1(s) A B A B f 網絡分析儀 G(s)=A(s)/B(s) A/B O p e n L o o p G a i n Ph a s e C u r v

                    10、 e :G a in f( ) 20 lo g G 2 i f P h a s e f( ) a r g G 2 i f 1 8 01 00 1103110411051 801 601 401 201 00806040200204060801 001 201 401 601 80G a i n f( )P ha s e f( )f反饋帶寬 (kHz) 相角裕量 (degree) 增益裕度 (db) 40o 10db 9kHz 開環傳遞函數穩定性判據: 1. 相位在低頻段趨向于 180度(即保證系統是負反饋系統)。 2. 在增益大于 0的區間,相位必須大于 0度。 3. 在相位等于或接近 0度時

                    11、 , 增益必須小于 0。 開環傳遞函數的幅頻特性(波特圖): O p e n L o o p G a i n Ph a s e C u r v e :G a in f( ) 20 lo g G 2 i f P h a s e f( ) a r g G 2 i f 1 8 01 00 1103110411051 801 601 401 201 00806040200204060801 001 201 401 601 80G a i n f( )P ha s e f( )f反饋系統的穩定性分析: G2(s) R(s) C(s) G1(s) + - R1(s) )(1)(1)(2)(11)(1)(s

                    12、GsGsGsGsGsH)()()( sRsHsC G(s)=G1(s)G2(s) 稱為反饋回路的開環傳遞函數,可以通過分析 G(s)的行為來考察反饋回路的穩定性,即當 G(s)=-1或接近 -1時系統將變得不穩定 . 自動控制系統的數學描述: mnnmmmasasbsbsbsG. . . . .)(111101. 傳遞函數 G(s): 所有控制系統的傳遞函數均為一有理多項分式, 其中 s為復數。 2. 傳遞函數 G(s)的零點: 即復數方程 的根,即使 G(s)為零的 s的取值。 3. 傳遞函數 G(s)的極點: 即復數方程 的根,即使 G(s)為無窮大的 s的取值。 G(s) R(s) C(

                    13、s) 0. . .110 mmm bsbsb0. . .11 nnn asas自動控制系統的數學描述: G(s) R(s) C(s) G1(s) R(s) C(s) G2(s) )()()( sRsGsC )()(2)(1)( sRsGsGsC )(2)(1)( sGsGsG G2(s) R(s) C(s) G1(s) + - )(1)()(1)( sRsRsGsC R1(s) )()(2)()(1 sCsGsRsG )()(2)(11 )(1)( sRsGsG sGsC )(2)(11)(1)(sGsGsGsG自動控制系統的數學描述: 變換環節 r(t) c(t) )(. . . .)()(

                    14、)(. . . .)()( 11011 sRbsRsbsRsbsCasCsasCs mmmnnn )()()(. . . . .)( 11110 sRsGsRasasbsbsbsCmnnmmm mnnmmmasasbsbsbsG. . . . .)(11110自動控制系統的數學描述: 變換環節 c(t) r(t) )(. . . .)()()(. . . .)()( 1111 101 trbtrbtrbtcatcatc mdtddtdndtddtd mmmmnnnn 常微分方程描述: 拉普拉斯變換: 0 )()( dtetcsC ts)(. . . .)()()(. . . .)()( 110

                    15、11 sRbsRsbsRsbsCasCsasCs mmmnnn 當 時拉普拉斯變換即為傅立葉變換 is 自動控制系統需分析解決的問題: 1. 穩定性: 穩定性問題是任一自動控制系統能否實際應用的必要條件,自動控制理論應給出影響穩定性的因數,并給出各種因數引起穩定或不穩定的范圍。 2. 穩態響應: 即在穩態情況下,控制系統控制的準確程度,以及控制系統對各種干擾的抑制能力。 3. 動態響應: 當輸入量改變或者有干擾引入后,控制系統以多快以及怎樣的方式達到新的穩定狀態。 Small Signal Analysis and Transfer Function PI Controller Optic C

                    16、oupler PWM Power Stage Modeling DC/DC Converter with Small signal Analysis 輸出量 Vo 輸入量 反饋量 控制量 Ve 控制量 If 控制量 D 內環 反饋量 內環 輸入量 自動控系統的基本形式: 控制器 1 被控對象 輸入量 控制量 輸出量 雙環控制系統 誤差量 反饋環節 反饋量 + - 控制器 2 + - 反饋環節 輸入量 1 誤差量 1 內環反饋 自動控系統的基本形式: 控制器 被控對象 輸入量 控制量 輸出量 開環控制系統 控制器 被控對象 輸入量 控制量 輸出量 閉環控制系統 誤差量 反饋環節 反饋量 + - 反饋電路 (feedback loop)的基本概念: 1. 閉環控制和負反饋 2. 拉普拉斯變換和傳遞函數 3. 波特圖 (Bode Curve) 4. 穩定性判據 5. 波特圖的測試 6. 基本電路的傳遞函數 7. 反饋回路的設計 DC/DC模塊電源的反饋電路和設計方法

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