開關(guān)電源的反饋環(huán)路設(shè)計(jì)是開關(guān)電源設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的部分,它關(guān)系到一個(gè)電源性能的好壞。要設(shè)計(jì)一個(gè)好的環(huán)路,必須要知道主回路的數(shù)學(xué)模型,然后根據(jù)主回路的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)反饋補(bǔ)償環(huán)路。論壇上已經(jīng)有很多帖子介紹反饋環(huán)路的補(bǔ)償,所以想重點(diǎn)介紹下主回路的數(shù)學(xué)建模方法。
【原創(chuàng)】開關(guān)電源的小信號(hào)建模
因此要對(duì)一個(gè)電源進(jìn)行小信號(hào)建模,其步驟也很簡(jiǎn)單,第一步就是求出其靜態(tài)工作點(diǎn),第二步就是疊加擾動(dòng),第三步就是分離擾動(dòng),進(jìn)行線性化,第四步就是拉氏變換,得到其頻域特性方程,也就是我們說的傳遞函數(shù)。
要對(duì)一個(gè)變換器進(jìn)行小信號(hào)建模,必須滿足三個(gè)條件。
首先要保證得到的工作點(diǎn)是“靜”態(tài)的。因此有兩個(gè)假設(shè)條件:
1,一個(gè)開關(guān)周期內(nèi),不含有低頻擾動(dòng)。因此疊加的交流擾動(dòng)小信號(hào)的頻率應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開關(guān)頻率。這個(gè)假設(shè)稱為低頻假設(shè)
2,電路中的狀態(tài)變量不含有高頻開關(guān)紋波分量。也就是系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開關(guān)頻率。這個(gè)假設(shè)稱為小紋波假設(shè)。
其次為了保證這個(gè)擾動(dòng)是在靜態(tài)工作點(diǎn)附近,因此有第三個(gè)假設(shè)條件:
3,交流小信號(hào)的幅值必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直流分量的幅值。這個(gè)稱為小信號(hào)假設(shè)。
對(duì)于PWM模式下的開關(guān)電源,通常都能滿足以上三個(gè)假設(shè)條件,因此可以使用小信號(hào)分析法進(jìn)行建模。
對(duì)于諧振變換器來說,由于諧振變換器含有一個(gè)諧振槽路。在一個(gè)開關(guān)時(shí)區(qū)或多個(gè)開關(guān)時(shí)區(qū)內(nèi),諧振槽路中各電量為正弦量,或者其有效成分是正弦量。正弦量的幅值是在大范圍變化的,因此在研究PWM型變換器所使用的“小紋波假設(shè)”在諧振槽路的小信號(hào)建模中不再適用。
對(duì)于諧振變換器,通常采用數(shù)據(jù)采樣法或者擴(kuò)展描述函數(shù)法進(jìn)行建模。
以一個(gè)CCM模式下的BUCK電路為例,應(yīng)用上面的四個(gè)步驟,來建立一個(gè)小信號(hào)模型。