环路基础知识培训.docx

2012/11/15 撰写人| 陈峰科士达环路基础知识培训目录 1 、零极点概念................................................................................................................................... 3 2 、穿越频率、相位裕度、增益裕度的概念.................................................................................. 4 3 、环路稳定性判据........................................................................................................................... 5 4 、反馈环路的小信号分析............................................................................................................... 6 5、 30W 反激电源的环路设计.......................................................................................................... 8 6 、调整环路参数以使系统满足稳定性判据................................................................................ 11 1 、零极点概念 2 、穿越频率、相位裕度、增益裕度的概念穿越频率:增益曲线穿越 0dB 线时的频率相位裕度:相位曲线在穿越频率处的相位和-180 度之间的相位差,由于是与-180 度比较, 一般我们计算时就在相位+180 度作为相位裕度。增益裕度:增益裕度是在相位曲线达到-180 度的频率处所对应的增益下图是环路分析仪器的参数: 由于测试仪通过已在测试过程中添加了 180 度相移, 因此: 其相位已为,可以直接读出其相位裕度和增益裕度。 3 、环路稳定性判据必须达到:开环系统有大于 30 度的相位裕度大于 6dB 的增益裕量可以实现:在穿越频率附近为-20dB 的增益斜率相位裕度最好能实现在 40-70 度之间。相位裕度与增益裕度既有在不同输入条件与器件差异条件下使系统自动满足稳定条件的因素外,相位裕度还有动态响应方面的要求。我们学习自动控制原理时,以常见的二阶系统来说,其闭环传递函数如下所示: 其中称为阻尼系数; 当时,其处于欠阻尼状态,时,处于临界阻尼状态, , 处于过阻尼状态, Q 是品质因子,其与的关系为: 在控制理论里,一般将系统设计在欠阻尼状态,取值 - 之间; 此时 Q 取值 --- ; 我们也可以从下图看出, 其单位阶跃响应如左图所示, 从上升时间, 超调量, 调节时间来判断, 也是 Q 取值 --- 在这个范围内较好, 对应于-4dB--- , 此时相位裕度为 40-70 度之间。因此:我们最好将系统设计的增益裕量在 40-70 度之间。 4 、反馈环路的小信号分析反馈环电路如下图左图所示, 我们对反馈环电路进行小信号等效分析, 而在小信号等效分析中, 所关心的是变化量, 因此在回路中, 任何的恒压源可认为是交流短路, 恒流源等效开路,恒定不变的电流在电路中不考虑,得到的电路图如右图所示: 那么 VCOMP 与+12V 之间的传递函数可以得出: G_FB = 注:其中 CMR 是光耦的光电传输比, 其它 G_FBs() 1? CMR R2 R15 ? 1 R10 C37 ? s??( ) s R26 ? C11 C37 ?( ) ? 1 R10 C11 ? C37 ? s? C11 C37 ????????????从环路传递函数初步得出的结论: 1 )从环路参数来看,输出电压采样的下拉电阻不在环路传递函数中,只是下拉电阻不同时会使得采样电阻的上端电阻参数不同, 从而影响环路, 因此对于同功率更改不同输出电压时,最好更改采样电阻的下拉电阻,这样环路参数调整比较少。 5、 30W 反激电源的环路设计根据 30W DCDC 电源来设计: 参数条件: 输入电压: 20-30v ,额定 24v 输出电压: 12v/, 对应负载 ; 最少 1A , 对应负载 12; 由于本文中反激小信号模型是 M 模式上的,所以以 BCM 模式时的负