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開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(五)(環(huán)路的分析)

發(fā)布時間:2022-12-07 責任編輯:lina

【導(dǎo)讀】估計很多人已經(jīng)等不及了,什么時候可以開始環(huán)路的分析。為了盡快進入到大家關(guān)心的部分,這一講我們正式進入環(huán)路分析的部分——傳遞函數(shù)。


估計很多人已經(jīng)等不及了,什么時候可以開始環(huán)路的分析。為了盡快進入到大家關(guān)心的部分,這一講我們正式進入環(huán)路分析的部分——傳遞函數(shù)。


傳遞函數(shù),簡單的理解就是輸入和輸出之間的關(guān)系。為了方便我們僅僅對開關(guān)電源傳遞函數(shù)進行分析,傳遞函數(shù)的其他細節(jié)這里不做展開,我們只需要知道傳遞函數(shù)所表達的含義就行。


1.為什么要研究傳遞函數(shù)?


很多人可能會有疑問,研究環(huán)路穩(wěn)定性研究傳遞函數(shù)干嘛,為什么要研究傳遞函數(shù)?


可以這樣理解,通過傳遞函數(shù)可以知道這個系統(tǒng)對不同頻率信號響應(yīng),而這些響應(yīng)通過畫出傳遞函數(shù)的波特圖又能知道傳遞函數(shù)在某點頻率的相位和增益。一個系統(tǒng)要穩(wěn)定可靠,那就需要一定的相位裕度和增益裕度。所以呢,傳遞函數(shù)是我們用來分析開關(guān)電源環(huán)路是否穩(wěn)定的工具。


開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(五)(環(huán)路的分析)


從上面這個邏輯框圖可以看出,只有傳遞函數(shù)可以將環(huán)路是否穩(wěn)定不用儀器測量,單獨靠計算就能得出結(jié)果的手段。


舉個例子,在公司評定一個研發(fā)人員的技能水平的高低。這個比較抽象,但是公司有一套任職的機制,你符合這個機制,就能做對應(yīng)的事,所以要把技能和崗位之間建立起聯(lián)系就需要一個可以操作的,可以看得到的行為,那就是任職評審。


開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(五)(環(huán)路的分析)


同理,開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定是否,我沒法用眼睛看出來,除非是用儀器測試,但是我在不測試的情況下,判斷是否穩(wěn)定就需要計算整個傳遞函數(shù)的增益和相位。而傳遞函數(shù)的波特圖剛好就能提供這兩個參數(shù),因此,就需要研究傳遞函數(shù)。


2.如何求解傳遞函數(shù)?


根據(jù)定義求解傳遞函數(shù)非常簡單,比如簡單的RC電路。


   開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(五)(環(huán)路的分析)


對單個簡單的電路求傳遞函數(shù)在s域,使用電路基本定律就可以求解。分析這個電路是否穩(wěn)定也比較簡單,直接分析它的波特圖,很明顯是穩(wěn)定的,這里就不做仿真了。


   開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(五)(環(huán)路的分析)


可是我們分析的開關(guān)電源并不是上面那么簡單。電壓控制模式的框圖如下:


開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(五)(環(huán)路的分析)


對于這樣復(fù)雜的系統(tǒng)顯然分析方法和前面的RC電路不一樣,那我們怎么分析呢?


現(xiàn)在存在一個復(fù)雜的系統(tǒng),內(nèi)部包含了很多個環(huán)節(jié),類似我們的開關(guān)電源系統(tǒng)。


分析這樣復(fù)雜的系統(tǒng)有兩種方法:


種是把系統(tǒng)當做黑盒處理,直接求解輸出和輸入的關(guān)系,這種思路在以前的學(xué)習中用的比較多,已知x點和y點的坐標數(shù)值,讓我們求解x和y的關(guān)系,我們通過假定x和y存在某種函數(shù)關(guān)系,代入數(shù)值就能解出他們之間關(guān)系的表達式。


另外一種方法是把系統(tǒng)當做白盒處理,分析系統(tǒng)中每個部分,然后將每個部分進行疊加,這種方法相對復(fù)雜,但也是解決問題的一種思路。


因此,分析開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性的精要所在就是求出開關(guān)電源系統(tǒng)的傳遞函數(shù),直接求解沒有思路,只能的求解,然后得到從輸入到輸出的傳遞函數(shù)。


針對上面的框圖,傳遞函數(shù)可以表示成:


開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(五)(環(huán)路的分析)


3.開關(guān)電源傳遞函數(shù)


要求開關(guān)電源系統(tǒng)的傳遞函數(shù),需要先將整個系統(tǒng)劃分為幾個部分。按照上面分析的思路,求解每個部分的傳遞函數(shù),整合就是終的傳遞函數(shù)。


開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(五)(環(huán)路的分析)


針對電壓控制模式的開關(guān)電源,我們按照電路的功能將其分為三個部分,分別是功率級,反饋級,控制級。下面的重點任務(wù)就是分析每個級的傳遞函數(shù)。這部分內(nèi)容將在下篇文章中進行詳細的討論。


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