開關電源的反饋環路設計是開關電源設計的一個非常重要的部分,它關系到一個電源性能的好壞。要設計一個好的環路,必須要知道主回路的數學模型,然后根據主回路的數學模型,設計反饋補償環路。論壇上已經有很多帖子介紹反饋環路的補償,所以想重點介紹下主回路的數學建模方法。
【原創】開關電源的小信號建模
全部回復(130)
正序查看
倒序查看
@fly
以一個CCM模式的BOOST電路為例,[圖片] 其增益為:[圖片] 其增益曲線為:[圖片] 其中M和D之間的關系是非線性的。但在其靜態工作點M附近很小的一個區域范圍內,占空比的很小的擾動[圖片] 和增益變化量[圖片] 之間的關系是線性的。因此在這個很小的區域范圍內,我們可以用線性分析的方法來對系統進行分析。這就是小信號分析的基本思路。
要對一個變換器進行小信號建模,必須滿足三個條件。
首先要保證得到的工作點是“靜”態的。因此有兩個假設條件:
1,一個開關周期內,不含有低頻擾動。因此疊加的交流擾動小信號的頻率應該遠遠小于開關頻率。這個假設稱為低頻假設
2,電路中的狀態變量不含有高頻開關紋波分量。也就是系統的轉折頻率要遠遠小于開關頻率。這個假設稱為小紋波假設。
其次為了保證這個擾動是在靜態工作點附近,因此有第三個假設條件:
3,交流小信號的幅值必須遠遠小于直流分量的幅值。這個稱為小信號假設。
對于PWM模式下的開關電源,通常都能滿足以上三個假設條件,因此可以使用小信號分析法進行建模。
對于諧振變換器來說,由于諧振變換器含有一個諧振槽路。在一個開關時區或多個開關時區內,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”在諧振槽路的小信號建模中不再適用。
對于諧振變換器,通常采用數據采樣法或者擴展描述函數法進行建模。
0
回復
@fly
要對一個變換器進行小信號建模,必須滿足三個條件。首先要保證得到的工作點是“靜”態的。因此有兩個假設條件:1,一個開關周期內,不含有低頻擾動。因此疊加的交流擾動小信號的頻率應該遠遠小于開關頻率。這個假設稱為低頻假設2,電路中的狀態變量不含有高頻開關紋波分量。也就是系統的轉折頻率要遠遠小于開關頻率。這個假設稱為小紋波假設。其次為了保證這個擾動是在靜態工作點附近,因此有第三個假設條件:3,交流小信號的幅值必須遠遠小于直流分量的幅值。這個稱為小信號假設。對于PWM模式下的開關電源,通常都能滿足以上三個假設條件,因此可以使用小信號分析法進行建模。對于諧振變換器來說,由于諧振變換器含有一個諧振槽路。在一個開關時區或多個開關時區內,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”在諧振槽路的小信號建模中不再適用。對于諧振變換器,通常采用數據采樣法或者擴展描述函數法進行建模。
以一個CCM模式下的BUCK電路為例,應用上面的四個步驟,來建立一個小信號模型。
0
回復