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開關電源環路學習筆記1:為啥要知道傳遞函數?
開關電源環路學習筆記2:線性化條件
開關電源環路學習筆記3:系統框圖
開關電源環路學習筆記4:兩種誤差放大器的傳遞函數
開關電源環路學習筆記5:脈沖調制級傳遞函數
開關電源環路學習筆記6:開關變換器傳遞函數Gvd(s)推導過程
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開關電源環路學習筆記5:脈沖調制級傳遞函數

上節分析了反饋級和誤差放大級,這一節就來看脈沖調制級傳遞函數。

上期回顧:兩種誤差放大器的傳遞函數

有一點需要注意,輸入信號是前面過來的誤差信號Vc,輸出信號是PWM的占空比d,并不是一個電壓信號,為什么會這樣?

我在 線性化條件 已經做了說明。

PWM產生的原理

產生PWM的原理如下:

芯片內部產生固定的鋸齒波信號,將Vc(t)電壓與鋸齒波電壓進行實時比較,就可以得到PWM波了,那么顯然,輸出PWM是這樣產生的:

1、某一時刻Vc(t)大于鋸齒波的電壓,那么輸出高

2、某一時刻Vc(t)小于鋸齒波的電壓,那么就輸出低

 波形圖如下:

占空比就是每個開關周期內PWM波為高電平所占的時間百分比,因為鋸齒波的頻率就是開關頻率,遠大于Vc(t)的頻率,所以鋸齒波的斜率總會大于Vc(t)的電壓上升斜率,這會造成一個周期之內信號輸出只能改變一次,改變的位置就決定了該周期輸出PWM的占空比的大小,具體可以結合上圖揣摩下看是不是這樣。

鋸齒波的峰值電壓為Vm,我們根據工作原理,從上圖中應該比較容易得到以下內容:

每個周期時間內,誤差信號Vc(t)會與鋸齒波電壓相等一次,相等時刻的電壓越大,那么占空比就越大。

很容易出:

1、若電壓相等時電壓值為Vm,占空比最大,為100%

2、若電壓相等時電壓值為0時,占空比最小,為0%。

3、若電壓相等時電壓值為1/2Vm時,占空比為50%。

結合上圖看看,是不是這樣?

如果我們假定在一個周期內,Vc(t)電壓值Vc維持不變,那么自然,在該周期內,Vc(t)與諧波相等的電壓值就是Vc,那么我們就可以計算出這個周期內的占空比為:

d=Vc/Vm*100%

當然了,一個周期內,誤差信號Vc(t)并不是保持一個定值不變,從上圖也可以看出來。不過我們應該知道,這個諧波的頻率就是開關頻率,而穿越頻率一般是小于開關頻率的1/5的。

也就是說鋸齒波的頻率要比誤差信號Vc(t)的頻率要高很多,那么我們在每個鋸齒波周期內將Vc(t)看作是不變的也是合理的。

即在t時刻,d(t)=Vc(t)/Vm*100%

綜上所述,那么就有了下面的公式:

d(t)=Vc(t)/Vm*100%

也就是:

d(t)/Vc(t)=1/Vm。

這不就是輸出除以輸入嗎?這不就是脈沖調制級的傳遞函數Gc(s)嗎?

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