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峰值電流型控制功率級精確模型的傳遞函數的推導過程
閱讀: 720 |  回復: 29 樓層直達

2019/05/29 15:18:12
1
wkhn
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排長

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標簽 開關電源
2019/05/29 16:10:11
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lingyan[實習版主]
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師長
學習了
2019/05/29 20:29:55
3
luchaoying
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士兵
學習一下
2019/05/29 21:34:18
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wkhn
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排長
所有的正激電路,包括單管正激和雙管正激,還有全橋電路,只要是峰值電流型控制的,電流內環的功率級電路的傳遞函數都可以用此方式建模。只是變壓器的初級電壓要折算到次級,同時還要考慮占空比D是否要乘2的問題。正激電路不用乘,全橋電路需要乘。最后根據功率級函數畫波特圖,設計電壓補償系數,完成環路控制的計算。至于半橋電路就不能用電流控制模式,只有電壓控制模式了。
2019/05/29 21:45:46
5
wkhn
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排長
下面舉例說明,如何設計峰值電流型的雙環控制電路。參數:正激變壓器隔離變換器,初級輸入電壓420V,次級輸出電壓100V,輸出電流2A,開關頻率100KHz,變壓器初級匝數94圈,次級57圈。輸出電感390uH,輸出電容100uF,初級電流采樣電阻0.27歐姆。光耦傳輸比CTR=1。PWM芯片就用UC3845
2019/05/29 21:47:33
6
wkhn
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排長
明天有時間再說
2019/05/30 09:10:47
7
電源網-fqd
電源幣:5059 | 積分:15071 主題帖:451 | 回復帖:5060
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統帥
2019/05/30 09:28:28
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ymyangyong[版主]
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元帥
占座學習
2019/05/30 09:36:06
9
wkhn
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排長
2019/05/30 09:38:25
10
wkhn
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排長
上圖用畫圖板畫的,湊合看吧,不過該有的都有了。原圖公司機密,不宜外傳
2019/05/30 09:42:23
11
wkhn
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排長
該電源采用峰值電流型控制,有內部的電流環路和外部的電壓環路。主要的設計任務分為內部電流環路的設計和外部電壓補償的設計,下面從內部電流環路設計開始。電流環路的設計任務主要是設計斜率補償和峰值電流控制的功率級傳遞函數,即Ap(s)
2019/05/30 09:51:05
12
wkhn
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排長

首先計算uc3845的振蕩器輸出的幅值,并計算振蕩器的電壓上升率,記著一定要考慮死區對占空比的影響,要用這個斜坡電壓產生斜坡補償。其實正激電路占空比不超過50%,并不需要斜坡補償也能穩定。對于這個問題,我的理解是,斜坡補償能夠減少擾動對系統影響的時間。比如:無斜坡補償,擾動出現,系統可能5個開關周期后穩定,如果有斜坡補償,可能1個開關周期后就穩定,還是有所區別的。另外,斜坡補償是后面功率級傳遞函數不可缺少的一個因素。

2019/05/30 10:03:45
13
wkhn
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排長

實在不想用畫圖板了,上部分原圖,有刪減和修改,最后算出R51為8.2K,開關周期為9.535us

2019/05/30 10:07:13
14
wkhn
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排長
2019/05/30 10:14:37
15
wkhn
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排長

該圖就是功率級的波特圖,從圖中可以看到,從直流到開關頻率處,近似于單極點的系統,其實看功率級的傳遞函數其實是雙極點系統,只不過Q值只有0.013,遠遠小于1。通過計算可得其中一個極點為243.025Hz處,另外一個極點在1529KHz處

2019/05/30 10:21:18
16
wkhn
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排長
2019/05/30 10:23:22
17
wkhn
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排長
2019/05/30 10:45:52
18
wkhn
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排長
內部電流環路設計完成了,開始外部電壓環路設計。電壓環路的設計任務就是根據功率級和其他環節的傳遞函數的乘積所得到了波特圖,將開環波特圖曲線校正到正確的位置。在本電源的電壓環路中,其實將電壓環路補償分為了兩個部分,一部分補償用uc3845 內部的電壓誤差放大器實現一個放大倍數受限的單極點補償器,另外一部分在次級,其實就是用獨立的運放加外部阻抗實現的一個單零點單極點補償器。來說一下這兩個補償器的作用。uc3845內部的補償器用來產生過0db后的陡降,減少高頻干擾對系統的影響。次級的獨立補償器是為了提高直流的放大倍數,消除穩態誤差。是不是太麻煩了!其實可以通過單零點雙極點的補償器實現,這種方式只是個人習慣問題,效果都一樣
2019/05/30 10:49:02
19
wkhn
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排長

先計算uc3845內部的補償,傳遞函數只給結果,沒有推導過程

2019/05/30 10:52:08
21
wkhn
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排長

次級側的電壓補償就不上圖了,只給傳遞函數,相信都能反推補償器的結構

2019/05/30 11:04:39
22
wkhn
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排長

從上圖看開環傳函的曲線的穿越頻率在1.4KHz左右,穿越時的斜率為20db/十倍頻程,相位裕度大約有84°,響應速度其實是有點慢,主要是不想改了,對于一般應用的開關電源也足夠用了

2019/05/30 11:15:23
23
wkhn
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排長
至此,峰值電流模式控制的內外環路設計完成。但是,如果想要實現次級限流的功能,又該如何實現。例如:電池的充電器,在工作時處于恒流工作模式,如果通過初級采樣開關管的電路來實現限流,可以實現,但是誤差較大,負載越輕,誤差越大。因此就需要采樣次級輸出電流的平均值來實現。具體就是重新設計一個次級補償器,這個補償器采樣次級輸出電流的平均值,補償器的輸出與電壓次級補償器的輸出做“與”運算。說白了就是再設計一個次級電壓補償器與原來的補償器并行排列。這個需要再設計的補償器是要反饋次級輸出電流的平均值
2019/05/30 11:29:45
25
shao456
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營長
樓主講的太好了,學習了,樓主有沒有全橋LLC拓撲的功率傳遞函數的推導啊?
2019/05/30 12:23:44
27
wkhn
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排長
張衛平老師的那本書的最后一章有推導,還沒看到那
2019/05/30 11:27:47
24
wkhn
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排長

只給出最終的開環曲線,設計過程就不推導了。從圖中可知,穿越頻率為3.27KHz,穿越斜率稍大于20db/十倍頻程,相位裕度71°

2019/05/30 11:37:08
26
wkhn
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排長
最后談一談張衛平老師的這本書。2006年出版的書,我2016年已經買不到正版了,淘寶上買的翻印的,不太清晰,但是能看。內容寫的非常好,基本上所有定頻的環路設計都涉及到了,都有詳細的建模和推導過程,我得承認,內容很難,尤其狀態空間的推導過程,逼得我又重新學了學線代,還有2章就看完了,大概半年時間吧,很有收獲,建議對環路設計感興趣的設計人員,好好去讀一下,尤其是建模的基本思路
2019/05/30 10:50:41
20
jjxym
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士兵
學習中
2019/05/30 17:41:55
28
星光電源-胡成
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班長
張衛平老師寫的確實很不錯。
2019/05/31 10:20:16
29
wkhn
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排長

/upload/community/2019/05/31/1559269136-95124.pdf

發個清晰版的吧

2019/05/31 11:01:08
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shao456
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營長
感謝樓主的分享
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