小信号分析法重点笔记...docx

小信号分析法是一种在开关电源设计中用于分析系统动态特性的技术，特别是在其静态工作点附近的线性化处理。在开关电源的反馈环路设计中，小信号分析法至关重要，因为它帮助设计师理解电源性能，尤其是稳定性。以下是小信号分析法的关键点： 1. **静态工作点**：首先确定开关电源在正常工作时的稳定状态，即静态工作点。这包括开关管的占空比（D）和电源的各种参数处于稳定状态。 2. **局部线性化**：由于开关电源本质上是非线性系统，但在静态工作点附近，系统行为可以近似为线性。例如，在CCM（连续导通模式）的BOOST电路中，占空比D的小扰动与增益变化的关系呈现线性。 3. **小信号建模步骤**： - **叠加扰动**：引入一个小的交流扰动信号，其频率远低于开关频率，以符合低频假设。 - **分离扰动**：将扰动从直流分量中分离出来，进行线性化处理。 - **拉普拉斯变换**：将线性化的扰动方程转换到频域，得到传递函数，揭示系统对不同频率输入的响应。 4. **假设条件**： - **低频假设**：交流扰动频率远小于开关频率。 - **小纹波假设**：电路状态变量不含高频开关纹波分量，转折频率远小于开关频率。 - **小信号假设**：交流小信号的幅值远小于直流分量幅值。 5. **特殊情况**：对于谐振变换器，由于谐振槽路的存在，正弦量的幅值变化大，小纹波假设不再适用。这时，常用数据采样法或扩展描述函数法进行建模。 6. **建模方法举例**：以CCM模式下的BUCK电路为例，当开关管开通和断开时，可以通过状态方程和等效电路分析，结合扰动叠加和平均处理，最终得到小信号模型和传递函数。 7. **平均法和SPICE仿真**：状态空间平均法是早期的重要建模方法，随后出现了多种电路平均法的变体。平均法虽有其局限，但SPICE模型的发展，如Dr. Sam Ben Yaakov的开关电感模型等，使得开关电源的仿真和稳定性分析更加精确。 8. **等效小参量信号分析法**：丘水生教授提出的这种方法既适用于PWM变换器，也适用于谐振类变换器，能进行纹波分析，扩展了小信号分析的应用范围。 小信号分析法是理解和优化开关电源性能的关键工具，通过线性化处理，可以更方便地设计反馈补偿环路，确保电源的稳定性和效率。同时，各种建模方法的不断发展和完善，为开关电源的设计提供了强大的理论支持。