開關(guān)電源的反饋環(huán)路設(shè)計(jì)是開關(guān)電源設(shè)計(jì)的一個非常重要的部分,它關(guān)系到一個電源性能的好壞。要設(shè)計(jì)一個好的環(huán)路,必須要知道主回路的數(shù)學(xué)模型,然后根據(jù)主回路的數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)反饋補(bǔ)償環(huán)路。論壇上已經(jīng)有很多帖子介紹反饋環(huán)路的補(bǔ)償,所以想重點(diǎn)介紹下主回路的數(shù)學(xué)建模方法。
【原創(chuàng)】開關(guān)電源的小信號建模
因此要對一個電源進(jìn)行小信號建模,其步驟也很簡單,第一步就是求出其靜態(tài)工作點(diǎn),第二步就是疊加擾動,第三步就是分離擾動,進(jìn)行線性化,第四步就是拉氏變換,得到其頻域特性方程,也就是我們說的傳遞函數(shù)。
要對一個變換器進(jìn)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(diǎn)是“靜”態(tài)的。因此有兩個假設(shè)條件:
1,一個開關(guān)周期內(nèi),不含有低頻擾動。因此疊加的交流擾動小信號的頻率應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開關(guān)頻率。這個假設(shè)稱為低頻假設(shè)
2,電路中的狀態(tài)變量不含有高頻開關(guān)紋波分量。也就是系統(tǒng)的轉(zhuǎn)折頻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開關(guān)頻率。這個假設(shè)稱為小紋波假設(shè)。
其次為了保證這個擾動是在靜態(tài)工作點(diǎn)附近,因此有第三個假設(shè)條件:
3,交流小信號的幅值必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于直流分量的幅值。這個稱為小信號假設(shè)。
對于PWM模式下的開關(guān)電源,通常都能滿足以上三個假設(shè)條件,因此可以使用小信號分析法進(jìn)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(guān)時區(qū)或多個開關(guān)時區(qū)內(nèi),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(shè)”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(shù)據(jù)采樣法或者擴(kuò)展描述函數(shù)法進(jìn)行建模。
以一個CCM模式下的BUCK電路為例,應(yīng)用上面的四個步驟,來建立一個小信號模型。