开关电源中控制器特性分析举例

开关电源中控制器特性分析举例

假设控制对象为Buck 转换器，已知其控制一输出传递函数为：

考虑ESR 零点时，

式中RC——滤波电容的ESR，假设滤波电感的电阻可以忽略。

G（s）有一个ESR 零点：ωz＝-1/RcC，位于左半S 平面；谐振频率，阻尼系数2ζ＝（RcC＋L/R）ωr≈ωrL/R，品质因数

由于G（s）有高频ESR 零点，在ωc处相位滞后

并使G（s）幅频特性的斜率由-2 变成-1。

下面分析采用比例和比例一积分控制器对ESR＝0 的理想Buck 转换器

系统特性进行校正的设计方法和问题。

（1）选用比例控制器，比例系数为kp，则控制器的传递函数为

忽略ESR 零点时，未加控制器时Buck 转换器的幅频特性，如图中的曲线1 所示；加比例控制器后，系统的开环传递函数为

图1 用比例控制器的Buck 开关电源Bode 图

其幅频特性如图1 中曲线2 所示。显然可知，采用比例控制器后，电源

的幅频特性低频段增益低，在增益交越频率ωr处，相位为-180°，才目位裕量

为0，系统不稳定。

（2）选用比例－积分控制器，比例系数为kp，则控制器的传递函数为