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在开关电源设计之中,穿越频率是一个相当重要的指标。在文中从就开关电源设计中的环路反馈控制方法、环路增益作 用进行了阐述。并在此基础上就穿越频率选取的限制条件进行分析,为开关电源设计中的穿越频率选取提供借鉴。 穿越频率 ;开关电源设计 ;选取方法 ;限制条件 开关电源设计过程中,环路反馈控制回路的的性能决定了电 源的精度和整体性能,因此设计一个优良的环路控制回路对开发 一个开关电源系统至关重要。其中穿越频率的选取又是反馈回路 设计中的关键因数。
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2017.19
理论与算法
28
0 引言
开关电源设计过程中,环路反馈控制回路的的性能决定了电
源的精度和整体性能,因此设计一个优良的环路控制回路对开发
一个开关电源系统至关重要。其中穿越频率的选取又是反馈回路
设计中的关键因数。
1 环路反馈控制方法概述
图 1 环路控制原理
在电路中一般有一个输入量和输出量。输出或输入可以是电
压或电流。输出与输入之比称为电路的增益。控制系统中,被控制
量(输出)与控制量(输入)之比通常称为传递函数。如果将系统输
出量的部分或全部回输到输入端,对输入信号起作用,这就是环
路反馈控制。
2 环路增益的作用
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。其环路设计可以根据不同的电路条件,采用 Venable 三
种补偿放大器
[1]
。使补偿后的环路特性既能满足稳态要求,又要
获得良好的瞬态响应,同时能够抑制低频纹波和对高频分量衰
减。环路增益调整可以使开关电源具有低输出阻抗和高噪声抑制
的能力。其中 :
1 ()* ()
open
dose
Z
Z
Hs Gs
=
+
1 ()* ()
open
dose
K
K
Hs Gs
=
+
闭环输出阻抗 Z
dose
等于开环输出阻抗除以 1 加上环路增益;
闭环输入输出噪声抑制比等于开环噪声抑制比除以 1 加上环路
增益。因此,要实现低输出阻抗和高噪声抑制,就必须在一定频率
内具有较大的环路增益。
3 穿越频率选取的限制条件
图 2 电源系统伯德图
穿越频率 (fc) 是指系统环路增益为 1 时的频率,也就是电
源的带宽。选取较大的穿越频率,在一定频率内系统就会有较大
的环路增益,从而使系统具有良好的输出阻抗和噪声抑制能力。
但实际设计中不能无限增大穿越频率,穿越频率的选取还要考虑
一下几点到限制。
3.1 开关频率
采用 PWM 调制方法的开关电源其实就是个采样系统。每个周
期只采样一次,开关频率就是采样频率。根据采样定理,开关电源
的带宽应小于开关频率的二分之一。为提高稳定性和减少开关噪
声的影响,开关电源的带宽通常取小于开关频率的五分之一
[2]
,
开关电源设计中的穿越频率选取方法
高永存
(法雷奥 ( 深圳 ) 全球电子研发中心,广东深圳,518128)
摘要 :在开关电源设计之中,穿越频率是一个相当重要的指标。在文中从就开关电源设计中的环路反馈控制方法、环路增益作
用进行了阐述。并在此基础上就穿越频率选取的限制条件进行分析,为开关电源设计中的穿越频率选取提供借鉴。
关键词 :穿越频率 ;开关电源设计 ;选取方法 ;限制条件
Crossing frequency selection method in switching power supply design
Gao Yongcun
(Valeo (Shenzhen) global electronic research center,Shenzhen Guangdong,518128)
Abstract:
In the design of switching power supply, the crossover frequency is a very important index in
this paper. From the design of the power supply switch loop feedback control method, the loop gain function
are discussed. Analysis of constraints and on this basis, through frequency selection, for the design of
switching power supply through frequency selection reference.
Key words
: through frequency; switching power supply design; selection method; limiting conditions
(下转第 18 页)
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NotDr.Wang422
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