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【我是工程师】精确计算开关电源-环路是如何计算出来的?

  • 2015-03-20 17:53
  • 新月GG

    LV.2
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  • 模块化设计开关电源,全方位精确计算环路模块

    反激为例,采用mathcad软件全面精确计算环路参数,确保100%的可靠性。

      

    主电路部分请参看下帖:

    【原创】精确计算开关电源-最优化开关电源设计大揭秘

    http://www.dianyuan.com/bbs/1488128.html  

    同是电子工程师,请一定不要吝啬你的赞!

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:11

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    由于时间有限,所以先贴出整个过程,如果有不明白的地方,请回帖提出来,我看到了自然会回帖慢慢解释。

    首先自然是一些必要的参数,即计算从10Hz-1MHz的频率范围,每10Hz计算一个点。

    这个范围比较大,实际为了节省软件计算时间,不用设的这么大。

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:12

    @

    A、主电路的小信号传递函数

    A1、功率滤波电路

    首先是主电路的传递函数,主电路分2部分,先讲简单的第2部分,即功率滤波电路,主要由第1级输出电解电容、输出直流滤波电感、第2级输出电解电容组成,即所谓的Π电路。

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:13

    @

    这个就是主电路滤波电路部分的小信号传递函数,由于滤波前是3级滤波电路,滤波后是2级滤波电路,所以相差1级滤波电路,即是以-20dB每10倍频的斜率下降。 

    (A1、功率滤波电路幅频相频曲线)

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:14

    @

    A2、反激电路

    这是主电路第1部分的采用电流峰值控制的反激电路的小信号模型的一些参数。

    6个参数,其实只有2个参数是需要的,其它的只是列出来而已,别无他意。

    由于电流连续CCM与电流断续DCM模式的小信号模型不一样,所以采用分段函数做了一个统一,由软件自行判断采用哪个模式,同时从最后的结果来看,也几乎是平滑过渡的,所以电源在CCM、DCM切换时,是不会有任何可靠性问题产生的(虽然很多教科书会说DCM比CCM更容易控制,其实不然)。

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:14

    @

    这个就是主电路的反激拓扑部分的小信号传递函数,并不符合可靠性的要求,所以要进行控制的补偿。

    (A2、反激电路幅频相频曲线)

    (A、主电路幅频相频曲线)

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:15

    @

    B、控制电路的小信号传递函数

    B1、比例积分PI调节

    控制电路的传递函数部分,主要包括比例积分调节(PI调节),即RC调节。

    这个电路采用431(看作运算放大器)的RC串联调节即可(并不用再并联一个C,软件中的Cc并不需要,在这里设了一个1pF,这个值几乎可以忽略)。

    这里标红是需要人为调节,再看最终的开环增益是否满足可靠性要求,如果不满足,就需要重新调节标红的部分,直到满足。这也是mathcad这个软件能够实时计算的优点。

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:16

    @

    PI调节是控制电路的第1部分。

    如果需要更精确,即考虑431的直流增益、带宽、开环增益等参数,可以用以下这个公式进行修正。

    而事实上2者基本一样,所以为简单计,不修正也行。

    (B1、比例积分PI调节的部分幅频相频曲线)

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:16

    @

    由于采用的是交叉负载调整,以及使用光耦隔离,所以需要把电压转换成电流,这就是第一部分最终的小信号传递函数。

    (B1、比例积分PI调节幅频相频曲线)

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:16

    @

    B2、隔离光耦

    这是控制电路的第2部分,即光耦的隔离传递小信号模型。

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  • 新月GG

    LV.1

    2015-03-23 14:17

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    这个就是光耦的传递模型,光耦集射级电压对光耦的LED电流。

    (B2、隔离光耦幅频相频曲线)

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