電源工程師在設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源的時候,通常會碰到一個不大不小的問題,就是電源上電的時候,
會出現(xiàn)這么一個情況,就是開機(jī)電壓過沖:也就是說電源輸出在上電的過程中,會有一定程度電壓超調(diào),然后才
穩(wěn)定到額定輸出電壓.
那么這個是怎么形成的,如何來解決.
包括原邊反饋,付邊反饋,采用431還是運(yùn)放等等,會產(chǎn)生怎樣的不同情況,
有時間和大家一起來慢慢討論....
[討論]穩(wěn)壓電源的開機(jī)電壓過沖的形成和解決辦法....
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我占座不說話 哈哈哈哈
@fly
對于系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)，系統(tǒng)輸出超調(diào)量和系統(tǒng)的阻尼有關(guān)，阻尼越大，系統(tǒng)的超調(diào)越小,過阻尼系統(tǒng)是沒有過沖的。具體到開關(guān)電源中，增加軟啟動，降低補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的帶寬等都會對輸出電壓過沖有一定的幫助。
有一種控制理論叫大林控制，大概的思想和我們現(xiàn)在補(bǔ)償回路的設(shè)計(jì)是差不多的。就是通過零極點(diǎn)對消的方法，獲得一個近似一階的傳遞函數(shù)，一階沒有過沖，上升速度比二階的慢，但是如果有比較高的穿越頻率，倒不是主要問題。大林控制算法需要有比較確切的功率系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，實(shí)際中很困難實(shí)施，電源上電的過程多數(shù)情況經(jīng)歷了連續(xù)模式到斷續(xù)模式的轉(zhuǎn)變，傳遞函數(shù)變化比較大。如果系統(tǒng)有較高的穿越頻率，再加上軟起動電路應(yīng)該是比較現(xiàn)實(shí)的方法。
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@bg4tfw
有一種控制理論叫大林控制，大概的思想和我們現(xiàn)在補(bǔ)償回路的設(shè)計(jì)是差不多的。就是通過零極點(diǎn)對消的方法，獲得一個近似一階的傳遞函數(shù)，一階沒有過沖，上升速度比二階的慢，但是如果有比較高的穿越頻率，倒不是主要問題。大林控制算法需要有比較確切的功率系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，實(shí)際中很困難實(shí)施，電源上電的過程多數(shù)情況經(jīng)歷了連續(xù)模式到斷續(xù)模式的轉(zhuǎn)變，傳遞函數(shù)變化比較大。如果系統(tǒng)有較高的穿越頻率，再加上軟起動電路應(yīng)該是比較現(xiàn)實(shí)的方法。
其實(shí)這些控制方法都是基于線性模型得出的，線性模型只適用于穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)附近的小信號分析。然而開關(guān)電源在開機(jī)過程中，是一個大動態(tài)的過程，其系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)是發(fā)生著劇烈變化的，是非線性的，因此線性系統(tǒng)的分析理論實(shí)際上是不太適用的?，F(xiàn)有的基于線性理論的分析方法都只是一種近似的分析方法。
非線性系統(tǒng)理論中一個基本的觀點(diǎn)認(rèn)為一個穩(wěn)定的系統(tǒng)都應(yīng)該是一個消耗能量的動力系統(tǒng)，也就是說對于一個電子系統(tǒng)可以等效為一個電阻、電感、電容所組成的無源系統(tǒng)，實(shí)際就是一個二階系統(tǒng)，通過改變二階系統(tǒng)的阻尼，可以控制二階系統(tǒng)的整個大動態(tài)響應(yīng)過程。
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sometimes版主的帖子，一定得站在前排聽課，期待論壇里面各位大師發(fā)表高見
下面我個人對于這個問題有些的理解，請各位指教
開機(jī)電壓過沖，fly版主指出了其實(shí)就是一個非線性的二階響應(yīng)，可以通過提升系統(tǒng)的相位，從而改善系統(tǒng)反饋環(huán)路的動態(tài)響應(yīng)，來達(dá)到抑制過沖的目的，但這樣有可能帶來振蕩。
通俗點(diǎn)說，就是當(dāng)電源啟動時，輸出電壓一直在爬升，當(dāng)爬升到設(shè)定的電壓點(diǎn)時，反饋環(huán)路動作，通過降低占空比來達(dá)到使輸出降低。較快的動態(tài)響應(yīng)，可以在過沖不太大的時候就可以調(diào)節(jié)占空比來使輸出電壓穩(wěn)定。
另一個措施是加入軟啟動來解決電壓過沖問題。
假設(shè)電路沒有軟啟動電路，當(dāng)電源開機(jī)時，由于輸出電壓是一個快速的建立過程，此時反饋環(huán)路還沒有來得及建立，初級IC是已滿占空比的方式輸出，此時輸出電壓很快就會達(dá)到輸出額定值并過沖。
初級軟啟動電路一般是控制IC的占空比慢慢放開，使輸出電壓有一個建立的過程，此時反饋環(huán)路的響應(yīng)跟得上，所以就限制了輸出的過沖。
次級的軟啟動電路，一般都是控制反饋的基準(zhǔn)慢慢的上升，從而使輸出電壓的上升過程也是在環(huán)路建立之后再上升到額定值。
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@bg4tfw
有一種控制理論叫大林控制，大概的思想和我們現(xiàn)在補(bǔ)償回路的設(shè)計(jì)是差不多的。就是通過零極點(diǎn)對消的方法，獲得一個近似一階的傳遞函數(shù)，一階沒有過沖，上升速度比二階的慢，但是如果有比較高的穿越頻率，倒不是主要問題。大林控制算法需要有比較確切的功率系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，實(shí)際中很困難實(shí)施，電源上電的過程多數(shù)情況經(jīng)歷了連續(xù)模式到斷續(xù)模式的轉(zhuǎn)變，傳遞函數(shù)變化比較大。如果系統(tǒng)有較高的穿越頻率，再加上軟起動電路應(yīng)該是比較現(xiàn)實(shí)的方法。
袁工好久不出山了，一出來就整個大林控制。
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@心中有冰
sometimes版主的帖子，一定得站在前排聽課，期待論壇里面各位大師發(fā)表高見下面我個人對于這個問題有些的理解，請各位指教開機(jī)電壓過沖，fly版主指出了其實(shí)就是一個非線性的二階響應(yīng)，可以通過提升系統(tǒng)的相位，從而改善系統(tǒng)反饋環(huán)路的動態(tài)響應(yīng)，來達(dá)到抑制過沖的目的，但這樣有可能帶來振蕩。通俗點(diǎn)說，就是當(dāng)電源啟動時，輸出電壓一直在爬升，當(dāng)爬升到設(shè)定的電壓點(diǎn)時，反饋環(huán)路動作，通過降低占空比來達(dá)到使輸出降低。較快的動態(tài)響應(yīng)，可以在過沖不太大的時候就可以調(diào)節(jié)占空比來使輸出電壓穩(wěn)定。另一個措施是加入軟啟動來解決電壓過沖問題。假設(shè)電路沒有軟啟動電路，當(dāng)電源開機(jī)時，由于輸出電壓是一個快速的建立過程，此時反饋環(huán)路還沒有來得及建立，初級IC是已滿占空比的方式輸出，此時輸出電壓很快就會達(dá)到輸出額定值并過沖。初級軟啟動電路一般是控制IC的占空比慢慢放開，使輸出電壓有一個建立的過程，此時反饋環(huán)路的響應(yīng)跟得上，所以就限制了輸出的過沖。次級的軟啟動電路，一般都是控制反饋的基準(zhǔn)慢慢的上升，從而使輸出電壓的上升過程也是在環(huán)路建立之后再上升到額定值。
聽講
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@心中有冰
sometimes版主的帖子，一定得站在前排聽課，期待論壇里面各位大師發(fā)表高見下面我個人對于這個問題有些的理解，請各位指教開機(jī)電壓過沖，fly版主指出了其實(shí)就是一個非線性的二階響應(yīng)，可以通過提升系統(tǒng)的相位，從而改善系統(tǒng)反饋環(huán)路的動態(tài)響應(yīng)，來達(dá)到抑制過沖的目的，但這樣有可能帶來振蕩。通俗點(diǎn)說，就是當(dāng)電源啟動時，輸出電壓一直在爬升，當(dāng)爬升到設(shè)定的電壓點(diǎn)時，反饋環(huán)路動作，通過降低占空比來達(dá)到使輸出降低。較快的動態(tài)響應(yīng)，可以在過沖不太大的時候就可以調(diào)節(jié)占空比來使輸出電壓穩(wěn)定。另一個措施是加入軟啟動來解決電壓過沖問題。假設(shè)電路沒有軟啟動電路，當(dāng)電源開機(jī)時，由于輸出電壓是一個快速的建立過程，此時反饋環(huán)路還沒有來得及建立，初級IC是已滿占空比的方式輸出，此時輸出電壓很快就會達(dá)到輸出額定值并過沖。初級軟啟動電路一般是控制IC的占空比慢慢放開，使輸出電壓有一個建立的過程，此時反饋環(huán)路的響應(yīng)跟得上，所以就限制了輸出的過沖。次級的軟啟動電路，一般都是控制反饋的基準(zhǔn)慢慢的上升，從而使輸出電壓的上升過程也是在環(huán)路建立之后再上升到額定值。
我覺得這個開機(jī)過沖只能通過軟啟動來解決。
開機(jī)狀態(tài)是個大信號響應(yīng)過程，是個非線性系統(tǒng)，常用來分析動態(tài)響應(yīng)的經(jīng)典控制理論是基于小信號研究的，是近似線性系統(tǒng)展開的，不再適用于分析開機(jī)過程。
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@bode
fly兄說道降低補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的帶寬對過沖有幫助。請?jiān)斀狻?/span>
在線性時不變系統(tǒng)中，超調(diào)量和帶寬沒有什么關(guān)系，因?yàn)樽枘岜仁呛拖辔辉Ｓ袑?yīng)的關(guān)系。在我們現(xiàn)在討論的這個問題中，如果電源的調(diào)整速度遠(yuǎn)大于軟啟動電路允許輸出電壓的上升速度，即使電源本來是有超調(diào)，也應(yīng)該看不到超調(diào)的現(xiàn)象。即使一個普通的電源，如果把軟啟動電容變得很大，也能沒有超調(diào)，但是這樣換來的是啟動速度太慢，所以增加系統(tǒng)帶寬，提高電源的調(diào)整速度，可以在原有的軟啟動速度上，能夠減小超調(diào)量。
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