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峰值电流型控制功率级精确模型的传递函数的推导过程
阅读: 750 |  回复: 29 楼层直达

2019/05/29 15:18:12
1
wkhn
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排长

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标签 开关电源
2019/05/29 16:10:11
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lingyan[实习版主]
电源币:691 | 积分:34 主题帖:19 | 回复帖:1125
LV8
师长
学习了
2019/05/29 20:29:55
3
luchaoying
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士兵
学习一下
2019/05/29 21:34:18
4
wkhn
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LV3
排长
所有的正激电路,包括单管正激和双管正激,还有全桥电路,只要是峰值电流型控制的,电流内环的功率级电路的传递函数都可以用此方式建模。只是变压器的初级电压要折算到次级,同时还要考虑占空比D是否要乘2的问题。正激电路不用乘,全桥电路需要乘。最后根据功率级函数画波特图,设计电压补偿系数,完成环路控制的计算。至于半桥电路就不能用电流控制模式,只有电压控制模式了。
2019/05/29 21:45:46
5
wkhn
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LV3
排长
下面举例说明,如何设计峰值电流型的双环控制电路。参数:正激变压器隔离变换器,初级输入电压420V,次级输出电压100V,输出电流2A,开关频率100KHz,变压器初级匝数94圈,次级57圈。输出电感390uH,输出电容100uF,初级电流采样电阻0.27欧姆。光耦传输比CTR=1。PWM芯片就用UC3845
2019/05/29 21:47:33
6
wkhn
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LV3
排长
明天有时间再说
2019/05/30 09:10:47
7
日博365体|官网-fqd
电源币:5059 | 积分:15071 主题帖:451 | 回复帖:5060
LV11
统帅
2019/05/30 09:28:28
8
ymyangyong[版主]
电源币:1992 | 积分:475 主题帖:3 | 回复帖:5988
LV12
元帅
占座学习
2019/05/30 09:36:06
9
wkhn
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排长
2019/05/30 09:38:25
10
wkhn
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LV3
排长
上图用画图板画的,凑合看吧,不过该有的都有了。原图公司机密,不宜外传
2019/05/30 09:42:23
11
wkhn
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LV3
排长
该电源采用峰值电流型控制,有内部的电流环路和外部的电压环路。主要的设计任务分为内部电流环路的设计和外部电压补偿的设计,下面从内部电流环路设计开始。电流环路的设计任务主要是设计斜率补偿和峰值电流控制的功率级传递函数,即Ap(s)
2019/05/30 09:51:05
12
wkhn
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LV3
排长

首先计算uc3845的振荡器输出的幅值,并计算振荡器的电压上升率,记着一定要考虑死区对占空比的影响,要用这个斜坡电压产生斜坡补偿。其实正激电路占空比不超过50%,并不需要斜坡补偿也能稳定。对于这个问题,我的理解是,斜坡补偿能够减少扰动对系统影响的时间。比如:无斜坡补偿,扰动出现,系统可能5个开关周期后稳定,如果有斜坡补偿,可能1个开关周期后就稳定,还是有所区别的。另外,斜坡补偿是后面功率级传递函数不可缺少的一个因素。

2019/05/30 10:03:45
13
wkhn
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LV3
排长

实在不想用画图板了,上部分原图,有删减和修改,最后算出R51为8.2K,开关周期为9.535us

2019/05/30 10:07:13
14
wkhn
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排长
2019/05/30 10:14:37
15
wkhn
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LV3
排长

该图就是功率级的波特图,从图中可以看到,从直流到开关频率处,近似于单极点的系统,其实看功率级的传递函数其实是双极点系统,只不过Q值只有0.013,远远小于1。通过计算可得其中一个极点为243.025Hz处,另外一个极点在1529KHz处

2019/05/30 10:21:18
16
wkhn
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排长
2019/05/30 10:23:22
17
wkhn
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LV3
排长
2019/05/30 10:45:52
18
wkhn
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LV3
排长
内部电流环路设计完成了,开始外部电压环路设计。电压环路的设计任务就是根据功率级和其他环节的传递函数的乘积所得到了波特图,将开环波特图曲线校正到正确的位置。在本电源的电压环路中,其实将电压环路补偿分为了两个部分,一部分补偿用uc3845 内部的电压误差放大器实现一个放大倍数受限的单极点补偿器,另外一部分在次级,其实就是用独立的运放加外部阻抗实现的一个单零点单极点补偿器。来说一下这两个补偿器的作用。uc3845内部的补偿器用来产生过0db后的陡降,减少高频干扰对系统的影响。次级的独立补偿器是为了提高直流的放大倍数,消除稳态误差。是不是太麻烦了!其实可以通过单零点双极点的补偿器实现,这种方式只是个人习惯问题,效果都一样
2019/05/30 10:49:02
19
wkhn
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LV3
排长

先计算uc3845内部的补偿,传递函数只给结果,没有推导过程

2019/05/30 10:52:08
21
wkhn
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LV3
排长

次级侧的电压补偿就不上图了,只给传递函数,相信都能反推补偿器的结构

2019/05/30 11:04:39
22
wkhn
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LV3
排长

从上图看开环传函的曲线的穿越频率在1.4KHz左右,穿越时的斜率为20db/十倍频程,相位裕度大约有84°,响应速度其实是有点慢,主要是不想改了,对于一般应用的开关电源也足够用了

2019/05/30 11:15:23
23
wkhn
电源币:0 | 积分:3 主题帖:3 | 回复帖:17
LV3
排长
至此,峰值电流模式控制的内外环路设计完成。但是,如果想要实现次级限流的功能,又该如何实现。例如:电池的充电器,在工作时处于恒流工作模式,如果通过初级采样开关管的电路来实现限流,可以实现,但是误差较大,负载越轻,误差越大。因此就需要采样次级输出电流的平均值来实现。具体就是重新设计一个次级补偿器,这个补偿器采样次级输出电流的平均值,补偿器的输出与电压次级补偿器的输出做“与”运算。说白了就是再设计一个次级电压补偿器与原来的补偿器并行排列。这个需要再设计的补偿器是要反馈次级输出电流的平均值
2019/05/30 11:29:45
25
shao456
电源币:202 | 积分:5 主题帖:1 | 回复帖:101
LV5
营长
楼主讲的太好了,学习了,楼主有没有全桥LLC拓扑的功率传递函数的推导啊?
2019/05/30 12:23:44
27
wkhn
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LV3
排长
张卫平老师的那本书的最后一章有推导,还没看到那
2019/05/30 11:27:47
24
wkhn
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LV3
排长

只给出最终的开环曲线,设计过程就不推导了。从图中可知,穿越频率为3.27KHz,穿越斜率稍大于20db/十倍频程,相位裕度71°

2019/05/30 11:37:08
26
wkhn
电源币:0 | 积分:3 主题帖:3 | 回复帖:17
LV3
排长
最后谈一谈张卫平老师的这本书。2006年出版的书,我2016年已经买不到正版了,淘宝上买的翻印的,不太清晰,但是能看。内容写的非常好,基本上所有定频的环路设计都涉及到了,都有详细的建模和推导过程,我得承认,内容很难,尤其状态空间的推导过程,逼得我又重新学了学线代,还有2章就看完了,大概半年时间吧,很有收获,建议对环路设计感兴趣的设计人员,好好去读一下,尤其是建模的基本思路
2019/05/30 10:50:41
20
jjxym
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
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士兵
学习中
2019/05/30 17:41:55
28
星光电源-胡成
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班长
张卫平老师写的确实很不错。
2019/05/31 10:20:16
29
wkhn
电源币:0 | 积分:3 主题帖:3 | 回复帖:17
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排长

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

发个清晰版的吧

2019/05/31 11:01:08
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shao456
电源币:202 | 积分:5 主题帖:1 | 回复帖:101
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营长
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