开关电源环路补偿计算与辅助软件mathcad应用

《开关电源环路补偿计算与辅助软件mathcad应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com开关电源环路补偿计算及辅助软件Mathcad的应用王云韩立峰(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京100073)摘要：开关电源的环路补偿对电源系统的稳定性、可靠性起着决定作用，因此如何设计出合理可靠的补偿参数十分重要。介绍开关电源环路补偿的条件，并以BUCK电路为例进行环路补偿电路选择及补偿电路元件参数的计算。关键词：环路补偿；Buck电路；MathcadAbstract：Compensationofswitchingpowersupplyloopplaysacrucialroleforthestabilityandreliabilityoft

2、hepowersupplysystem．Soitisveryimportantfordesigningareasonableandreliablecompensationparameter．Thepaperintroducescompensationconditionsoftheswitchingpowersupplyloop，andshowsthecalculationofselectingloopcompensationcircuitandcompensationcircuitunitsbytakingBUCKcircuitasanexample．Keywords：loopcom

3、pensation；BUCKcircuit；MathcadDoI：10．3969d．issn．1673．4440．2013．05．028随着电子设备小型化、智能化，大量数字电路V／Vi=G(s)／(1+G(s)XH(s))的引入，对开关电源系统的稳定性及可靠性提出了准则1：在穿越频率处，总开环系统要有大于更高的要求，而环路补偿对电源系统的稳定性、可30。的相位裕量。靠性起着决定作用，在产品的开发过程中，通过简准则2：为防止一2增益斜率电路的相位快速变单的试验调试来确定环路补偿参数，这种在实验室化，系统的开环增益曲线在穿越频率附近的增益斜里调试出来的参数不一定能够满足各种实际的使用率应

4、为-1(-20dB／10倍频程)。情况。因此必须清楚电源系统环路的稳定性、相位准则3：增益裕量是开环系统的模的度量，该裕量、增益裕量。有的放矢，通过明确的计算和仿变化可能导致曲线刚好通过一1点。一般需要6dB真，设计出的产品才是科学的、合理的、可靠的。的增益裕量。(应当注意，并不是绝对要求开环增益本文介绍常用的补偿电路以及借助辅助软件计曲线在穿越频率附近的增益斜率必须为一l，但是由算了BUCK电路的环路补偿参数。于一l增益斜率对应的相位曲线相位延迟较小，且变化相对缓慢，因此它能够保证当某些环节的相位1环路补偿介绍变化被忽略时，相位曲线仍将具有足够的相位裕量，1．1环路稳定的条件使系统

5、保持稳定。)在自动控制理论中，根据乃奎斯特环路稳定1．2典型补偿电路介绍性判据，如果负反馈系统在穿越频率点的相移为1)单极点补偿C，180。，那么整个闭环系统是不稳定的。Vm图1系统框图图2单极点补偿原理图VDu【=[Vin-V。t×H(s)】×G(s)铁路通信信号工程技术(RSCE)2013年1OH，第10卷第5期学兔兔www.xuetutu.comK(s)=一V。(s)／vi(s)=2／(Rl(1+2C))Tvd(f)=201g(1Gvd(f)[)2)单零点补偿G(S)增益曲线R2Cl{{、、＼图3单零点补偿原理图＼K(s)=一V。t(s)／Vi(s)=2(1+1C1／R11O3

6、)单零单极补偿R2C2图7系统增益曲线图这是一个典型的低通滤波器，低频时增益保持不变，在C产生的双极点处(频率为1．16kHZ)，增益曲线以一2的斜率衰减，在电解电容的ESR产图4单零单极补偿原理图生的零点处(频率为4．5kHz)，增益曲线的斜率由K(s)=-V。(s)／Vi(s)=(1+2Gs)／(RlGS)一2变成一1。相位的变化情况如图8所示。4)双零单极补偿0(厂)=arg(Gvd(f))／丌×1800—50l()(】l／图5双零单极补偿原理图150K(s)=一V。(s)／vi(s)=(1+2C2S)(I+R1C1s)／01C2)图8系统相位曲线图2补偿参数计算看起来还不错，

7、电容ESR引起的零点部分抵消了LC双极点导致的相移，使得在穿越频率点上还BUCK电路环路补偿电路的选择及环路补偿的保持足够的相位裕量：计算，如图6所示。root(Tvd(f))=7．212×l0Hz0(7212Hz)+180。=61．77。从上面的计算中，可以获得主电路传递函数G(s)的穿越频率为7．2kHz，相位裕度为61．77。。图6BUCK电路原理图但是，静态增益实在太低了，只有26dB，为了消BUCK电路在CCM情况下控制(占空比D)除静态误差，就