文档介绍：第六章开关电源反馈设计
除了磁元件设计以外,反馈网络设计也是开关电源了解最少、且非常麻烦的工作。它涉及到模拟电子技术、控制理论、测量和计算技术等相关问题。
开关电源环路设计的目标是要在输入电压和负载变动范围内,达到要求的输出(电压或电流)精度,同时在任何情况下应稳定工作。当负载或输入电压突变时,快速响应和较小的过冲。同时能够抑制低频脉动分量和开关纹波等等。
为了较好地了解反馈设计方法,首先复****模拟电路中频率特性、负反馈和运算放大器基本知识,然后以正激变换器为例,讨论反馈补偿设计基本方法。并介绍如何通过使用惠普网络分析仪HP3562A测试开环响应,再根据测试特性设计校正网络和验证设计结果。最后对仿真作相应介绍。
频率响应
在电子电路中,不可避免存在电抗(电感和电容)元件,对于不同的频率,它们的阻抗随着频率变化而变化。经过它们的电信号不仅发生幅值的变化,而且还发生相位改变。我们把电路对不同频率正弦信号的输出与输入关系称为频率响应。
频率响应基本概念
(dB) 20log(G)
60
40 BW
20 fL fH
0
100 101 102 103 104 105 f
(a)
90°
0°
100 101 102 103 104 105 f
-90°
(b)
波特图
电路的输出与输入比称为传递函数或增益。传递函数与频率的关系-即频率响应可以用下式表示
其中G(f)表示为传递函数的模(幅值)与频率的关系,称为幅频响应;而∠(f)表示输出信号与输入信号的相位差与频率的关系,称为相频响应。
,(a)为幅频特性,它是画在以对数频率f为横坐标的单对数坐标上,纵轴增益用20logG(f)表示。(b)为相频特性,同样以对数频率f为横坐标的单对数坐标上,纵轴表示相角。两者一起称为波特图。
在幅频特性上,有一个增益基本不变的频率区间,而当频率高于某一频率或低于某一频率,增益都会下降。当高频增高时,当达到增益比恒定部分低3dB时的频率我们称为上限频率,或上限截止频率fH,大于截止频率的区域称为高频区;在低频降低时,当达到增益比恒定部分低3dB时的频率我们称为下限频率,或下限截止频率fL,低于下限截止频率的区域称为低频区;在高频截止频率与低频截止频率之间称为中频区。在这个区域内增益基本不变。同时定义
(6-1)
为系统的带宽。
基本电路的频率响应
高频响应
在高频区,影响系统(电路)。,输出电压与输入电压之比随频率增高而下降,同时相位随之滞后。利用复变量s得到
(6-2)
对于实际频率,s=jω=j2πf,并令
(6-3)
就可以得到电路高频电压增益
R L
C R
(a ) (b)
高频响应
(6-4)
由此得到高频区增益的模(幅值)和相角与频率的关系
(6-5)
对数幅频特性为
(6-5a)
(6-6)
幅频响应
20logG(dB)
10-2 10-1 100 101 102 103
0 f/fH
-20
-40
(a)
φ 10-2 10-1 100 101 102 103