-德州仪器的开关电源培训：环路补偿很容易
dcdc芯片 环路补偿 -回复
dcdc芯片环路补偿-回复什么是dcdc芯片？DCDC芯片（英文：DC-DC Chip，Direct Current to Direct Current Chip），是一种用于电源转换的集成电路芯片。
简单来说，它能够将直流电源的电压水平转换为其他需要的电压水平。
DCDC芯片的应用非常广泛，常见于各类电子设备中，如手机、电脑、数码相机等。
为什么需要环路补偿？在DCDC芯片的工作过程中，由于电力传输路径的电阻、电感和电容等不完美因素的存在，会导致电流和电压出现偏差。
这些偏差可能对电源电压的稳定性和质量产生不利影响，严重时甚至会引发系统崩溃、故障等问题。
因此，需要实施环路补偿来解决这些问题。
什么是环路补偿？环路补偿是指通过添加额外的元件或采取特殊的设计手段，来改善电力系统中DCDC芯片的稳定性和质量。
它的主要目的是纠正电源电压的误差，并使得输出电压能够精确地达到目标。
环路补偿通过控制系统的反馈回路，对系统进行动态调整，使得输出稳定性更高。
如何实施环路补偿？实施环路补偿需要进行以下几个步骤：1. 分析芯片和系统特性：首先需要对DCDC芯片和整个系统进行深入分析，了解其工作原理、特性和输入输出要求。
这样能够更准确地确定环路补偿的具体需求。
2. 设计反馈回路：对于环路补偿来说，一个重要的组成部分就是反馈回路。
设计一个合适的反馈回路可以实现对系统的精确控制。
需要选择合适的传感器来检测输出电压，并通过比较电阻、电感和电容等元件的参数来纠正电压误差。
3. 选择合适的控制器：根据系统的需求和设计特点，选择合适的控制器。
常见的控制器包括PID控制器和数字控制器。
PID控制器能够根据误差大小，自动调整输出来保持稳定性；数字控制器则通过计算机算法来实现更精确的控制。
4. 优化锁相环参数：锁相环（Phase-Locked Loop，PLL）是用于时钟和频率同步的重要部件。
通过调整锁相环的参数，可以使得输出频率更加精确，并提高系统的抗干扰能力。
开关电源培训简介
开关电源安规要求
最小7MM
3C模压批文 授权 澳洲新安 规
开关电源安规要求 多国认证及能效要求简介 美国： UL---安全认证（自愿） ETL/CSA…安全认证(自愿） FCC---EMC（EMI）认证（强制）分为VoC, DoC, FCC ID三种认证形 式和类别 DOE---美国能效认证，不仅要能效达到标准，而且要进行注册，隶属 美国能源部（强制认证） CEC---加州能效 （加州强制） Energy Star---美国环保署的能效认证(自愿认证) NRCAN---加拿大能效认证（强制性，要验厂）
PSE（
日本自愿认证，包含IT/AV等B类的340个类别产品）
开关电源安规要求 开关电源安规管控元器件简介
A.管控元器件型号及厂家的有： 1.AC电源线：CCC ,UL, VDE, PSE, etc
3.保险丝：FUSE
5.AC插脚胶料 7.热缩套管 2.电源输入插座：inlet
4.外壳胶料
6.PCB板材 8.绝缘胶带
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常用开关电源测试
良好的开关电源必须符合所有功能规格、保护特性、安全规范（如UL、CSA 、VDE、DEMKO、SEMKO，等等之耐压、抗燃、漏电流、接地等安全规格） 、电磁兼容能力（如FCC、CE等之传导与幅射干扰）、可靠性（如老化寿命测 试）、及其他之特定需求等。 A输出电性测试如下：
常用开关电源测试
B 常用电源输出保护功能：
1.输出过压保护 2.输出过流保护 3.输出短路保护 4.过温保护 以上保护可选择性添加电路元件增强。 C 电源可靠性测试： 1.FEMA失效评估， 4.高温存储实验， 7.低温工作实验 2.MTBF整机寿命测试， 3.整机关键元器件温升测试 5.高温工作实验 8.高低温循环工作实验 6.低温存储实验 9.电源开关冲击实验
环路相位-开关电源稳定性设计
环路相位-开关电源稳定性设计专业技术环路相位-开关电源稳定性设计摘要：环路,相位,增益,负载,开关电源,稳定性,电压,相移,电源,频率, 信号接收机-基于单芯片的GPS接收机硬件设计白光调光-白光和彩色光智能照明系统解决方案设备方案-台达UPS在中小企业中的创新应用方案触摸屏电容-电容式触摸屏系统解决方案测量肺活量-利用高性能模拟器件简化便携式医疗设备设计测量温度-热敏电阻(NTC)的基本参数及其应用动能产品-动能电子企业文化活动丰富员工生活电路板镀锡-无锡华文默克发布PCB/SMT工艺方案引擎电压-采用接近传感器的火花探测器太阳能控制器-太阳能LED街灯的挑战及安森美半导体高能效解决方案众所周知，任何闭环系统在增益为单位增益l，且内部随频率变化的相移为360°时，该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。
因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统，从而能获得较好的性能。
在负反馈系统中，控制放大器的连接方式有意地引入了180°相移，如果反馈众所周知，任何闭环系统在增益为单位增益l，且内部随频率变化的相移为360°时，该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。
因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统，从而能获得较好的性能。
在负反馈系统中，控制放大器的连接方式有意地引入了180°相移，如果反馈的相位保持在180°以内，那么控制环路将总是稳定的。
当然，在现实中这种情况是不会存在的，由于各种各样的开关延时和电抗引入了额外的相移，如果不采用适合的环路补偿，这类相移同样会导致开关电源的不稳定。
1 稳定性指标衡量开关电源稳定性的指标是相位裕度和增益裕度。
相位裕度是指：增益降到0dB 时所对应的相位。
增益裕度是指：相位为-180度时所对应的增益大小(实际是衰减)。
在实际设计开关电源时，只在设计反激变换器时才考虑增益裕度，设计其它变换器时，一般不使用增益裕度。
在开关电源设计中，相位裕度有两个相互独立作用：一是可以阻尼变换器在负载阶跃变化时出现的动态过程；另一个作用是当元器件参数发生变化时，仍然可以保证系统稳定。
环路补偿很容易
Click to edit Master title style环路补偿很容易Click to edit Master title style 课程的目的确定功率级特性9说明Type II 补偿–电流模式9阐述Type III 补偿–电压模式9补偿电流模式降压9找出交越频率和相位裕量9使用Excel 补偿器设计工具9降压/•降压/ 隔离正激式升压•升压降压-升压/•反转极性/ 隔离反激式正激式正激式正激式单个极点单个零点(Inverted Zero)反相零点(Inverted Zero)右半平面零点共轭复极点Click to edit Master title style控制环路基础知识环路补偿介绍理想的控制环路实用的反馈理论由误差放大器增益和Click to edit Master title style实用的反馈理论•控制环路的带宽决定了环路对于某种瞬态状况的响应速度交越频率•需要充足的相位裕量以避免发生振荡•52°相位裕量•通常都会优先选择较高的交越频率，但存在着实际的限制。
经验法则是将1/5最佳的相位裕量是•低相位裕量将导致欠阻尼的系统响应•较高的相位裕量则导致过阻尼的系统其设定为开关频率的1/5 至1/10•0°（增益裕量）时的衰减以及开关频率下的衰减也是很重要的响应Click to edit Master title style功率级回顾电压模式降压电流模式降压电流模式升压电流模式降压-升压OUTLC⋅OUTOUT RCRR K iOUT R C ωLR ωm L ⋅Click to edit Master title style误差放大器回顾Type I 误差放大器Type II Type II误差放大器Type II 跨导放大器Type III 误差放大器V1FBTCOMP COMP C ⋅V CR COMP C1COMP FFFBT R R >>Click to edit Master title style开关稳压器补偿T II 电流模式降压–Type II 补偿电流模式升压–Type II 补偿电流模式降压-升压–Type II 补偿模yp 补电模式降电压模式降压–Type II 补偿电压模式降压–Type III 补偿调制器Σ•选择一个大的择•找出调制器跨导（单位：•选择一个目标带宽，通常为•设定中频段增益•设定OUT vˆC v ˆ•选择一个大的•找出调制器跨导（单位：•找出最小输入电压和最大负载电流条件下的•将目标带宽设定为•设定中频段增益OUT vˆC vˆ调制器Σ•选择一个大的•找出调制器跨导（单位：•找出最小输入电压和最大负载电流条件下的•将目标带宽设定为•设定中频段增益OUT vˆC vˆ调制器•与高•选择一个大的•设定中频段增益•设定•设定•与低低•选择一个大的•设定中频段增益•设定•设定OUT vˆC vˆ误差放大器考虑因素 Click to edit Master title style需要关注的是：• 误差放大器必须驱动的阻抗 误差放大 必须 动的阻抗 • 误差放大器的带宽 • 误差放大器的开环增益 • LC C 滤波器的 Q 值41环路测量方法 Click to edit Master title style测量选项1: 瞬态响应测试• 简单易行 • 无需专用设备2: 伯德图• 需要网络分析仪以获得完整的曲线图 • 可利用普通的测试设备获得关键性的数据 点42负载阶跃分析 Click to edit Master title style瞬态测试 负载阶跃实例 伯德图与瞬态43瞬态测试 负载阶跃 Click to edit Master title style用于瞬态测试的简单电路VOUT针对一个从 0V 至大约比 VOUT 高 5V 的脉冲幅度 及 100Hz 100H 左右的频率来 设置发生器。
环路计算,补偿和仿真
BUCK 电路的环路计算，补偿和仿真Xia Jun 2010-8-14 本示例从简单的BUCK 电路入手，详细说明了如何进行电源环路的计算和补偿，并通过saber 仿真验证环路补偿的合理性。
一直以来，环路的计算和补偿都是开关电源领域的“难点”，很多做开关电源研发的工程师要么对环路一无所知，要么是朦朦胧胧，在产品的开发过程中，通过简单的调试来确定环路补偿参数。
而这种在实验室里调试出来的参数真的能满足各种实际的使用情况吗？能保证电源产品在高低温的情况下，在各种负载条件下，环路都能够稳定吗？能保证在负载跳变的情况下收敛吗？太多的未知数，这是产品开发的大忌。
我们必须明明白白的知道，环路的稳定性如何？相位裕量是多少？增益裕量是多少？高低温情况下这些值又会如何变化？在一些对动态要求非常严格的场合，我们如何折中考虑环路稳定性和动态响应之间的关系？有的放矢，通过明确的计算和仿真，我们的产品设计才是科学的，合理的，可靠的。
我们的目标是让产品经得起市场的检验，让客户满意，让自己放心。
一切从闭环系统的稳定性说起，在自动控制理论中，根据乃奎斯特环路稳定性判据，如果负反馈系统在穿越频率点的相移为180°，那么整个闭环系统是不稳定的。
很多人可能对这句话很难理解，虽然自动控制理论几乎是所有大学工科学生的必修课，可大部分是是抱着应付的态度的，学完就忘了。
那就再给大家讲解一下吧。
等式：V out=[Vin-V out*H(S)]*G(S)公式：Vout Vin G S ()1G S ()H S ()⋅+G(S)/(1+G(S)*H(S))就称之为系统的闭环传递函数，如果1+G(S)*H(S)=0，那么闭环系统的输出值将会无限大，此时闭环系统是不收敛的，也即是不稳定的。
G(S)*H(S)是系统的开环传递函数，当G(S)*H(S)=-1时，以S=j ω带入，即获得开环系统的频域响应为G(j ω)*H(j ω)=-1，此时频率响应的增益和相角分别为：gain =‖-1‖=1angle=tan -1(0/-1)=180°从上面的分析可以看出，如果扰动信号经过G(S)和H(S)后，模不变，相位改变180°，那么这个闭环系统就是不稳定的。
开关电源环路稳定的实验方式方法
开关电源环路稳定的实验方式方法6.5 开关电源环路稳定的试验方法前面频率特性分析方法是以元器件小信号参数为基础，同时在线性范围内，似乎很准确。
但有时很难做到，例如电解电容ESR不准确且随温度和频率变化；电感磁芯磁导率不是常数，还有由于分布参数或工艺限制，电路存在分布参数等等，使得分析结果不可能完全吻合，有时甚至相差甚远。
分析方法只是作为实际调试的参考和指导。
因此，在有条件的情况下，直接通过测量运算放大器以外的环路的频率响应，根据6.4节的理论分析，利用测得的频率特性选择Venable误差放大器类型，对环路补偿，并通过试验检查补偿结果，应当说这是最直接和最可靠设计方法。
采用这个方法，你可以在一个星期之内将你的电源闭环调好。
前提条件是你应当有一台网络分析仪。
6.5.1 如何开环测试响应桥式、半桥、推挽、正激以及Buck变换器都有一个LC滤波电路，输出功率电路对系统性能影响最大。
为了讨论方便，以图6.31为例来说明测试方法，重画为图6.48(a)。
电路参数为：输入电压115V，输出电压为5V，如前所述，滤波电感和电容分别为L=15μH，C=2600μF，PWM控制器采用UC1524,它的锯齿波幅值为3V，只用两路脉冲中的一路，最大占空比为0.5。
为了测量小信号频率特性，变换器必须工作在实际工作点：额定输出电压、占空比和给定的负载电流。
从前面分析知道，如果把开关电源看着放大器，放大器的输入就是参考电压。
从反馈放大器电路拓扑来说，开关电源的闭环是一个以参考电压为输入的电压串联负反馈电路。
输入电源的变化和/或负载变化是外界对反馈控制环路的扰动信号。
取样电路是一个电阻网络的分压器，分压比就是反馈系数，一般是固定的（R2/(R1+R2)）。
参考电压（相应于放大器的输入电压）稳定不变，即变化量为零，输出电压也不变(5V)。
如上所述，所有三种误差放大器都有一个原点极点。
在低频闭环时，由于原点极点增益随频率减少而增高（即在反馈回路电容）在很低频率，有一个最大增益，由误差放大器开环增益决定。
开关电源业务基本知识培训
Shenzhen Huntkey Power Technology Co., Ltd.
输出纹波
工频纹波（低频纹波） 工频纹波（低频纹波） 开关纹波（高频纹波） 开关纹波（高频纹波）
噪声部分 纹波部分
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开关电源与线性电源之比较
项目
效率 尺寸 电路 稳定度 纹波 输入电压范围
线性
低（25～50℅） 大
开关
高（65 ～90 ℅） 小
简单（变压，整流， 复杂（整流，转换， 稳定化） 波宽控制，整流） 高（0.001 ～ 0.1 ℅）普通（0.1 ～3 ℅ ） 小 输入电压大时，效 率降低，不可直流 输入 低 大 输入电压范围广
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输出电流
输出电流是定义某一电源本身的特定参数；一般定 义每路输出所允许的负载电流范围（描述最小电流 和最大电流）；如不定义最小电流值，则默认为最 大电流值的10% 。 此参数的确定取决于客户设备的实际功率。一般而 言，建议使用不大于80%Pmax.
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输出过冲
当电源启动时，输出电压将上升至某一值V1时经电 源的反馈回路调整后至稳定输出电压值V0，此时的 输出过冲(overshoot)即为（V1-V0）/V0*100%；同 理，当电源断开输出时，也会出现所谓的输出欠冲 （undershoot); 此项指标主要是考量开关电源的反馈回路的反应速 度。 测试时应兼顾各种输入条件和负载条件。
开关电源学习书籍推荐
《开关电源入门》,图灵出版的和美国半导体总工写的.《开关电源设计与优化》写的不适合初学者1、《开关电源指南》第2版,浙江大学徐德鸿翻译的,也有可能是他的学生翻译,他署名出版而已.说实话,翻译水平很烂,错误相当多,但里面很多内容,相当不错,很适合入门.英文水平高的,可以看英文原版.2、《开关电源设计》第2版,华南理工大学王志强翻译的,挺厚的,黑白相间的书皮,也不错.3、《电力电子系统建模》浙大徐德鸿翻译,《开关变换器的建模与控制》, 张卫平着. 这两本书,详细讲解了开关电源的建模方式和环路补偿,怎么调整电源环路的稳态性能和暂态性能.这两本书看懂了,做电源,我个人觉得,理论水平已经达到一定高度了.4、《直流开关电源的软开关技术》和《全桥移相软开关技术》,南航阮新波的博士论文,整理后出版的两本书,国内凡是写软开关的书,大部分都是照抄它们或者无一不参考它们.其中后一本书已经绝版了,市场上已经买不到,淘宝网上有复印版本卖,大概45元,质量很不错的.5、《开关电源磁性元器件》,赵修科着.磁性器件,可以说是开关电源的心脏,不懂磁,想做好电源,那是不可能的.这本书对磁的理解深刻而全面.6、control loop cookbook 德州仪器的技术资料,作者就是提出着名右半平面零点概念的那个人,相当的好.其他的书嘛,就是大学教材,模拟电路和经典控制理论,一定是要读通掌握才行.总的来说,软开关,就看阮新波足够;环路方面,主要还是看外国人写的;磁和变压器方面,主要看赵修科和台湾人写的.仿真软件还是要掌握一些的.1、orcad pspice适合做电路元件级级仿真,仿模拟电路和开关电源小信号模型,效果相当好.2、saber适合做系统级仿真,特别适合开关电源这种含有脉冲式信号的电路,模型库参数全,仿真精度高,尤其是强大的仿真结果后续处理能力,是我用过的仿真软件中,功能最强大的一款.不过,在国内普及程度,没有pspice高,一套正版8万美元,比尔盖茨都要眼红的.3、matlab,掌握控制系统工具库就可以了,大概100左右个函数工具.开关电源的建模,零极点的补偿效果,只有用传递函数的形式在matlab中表达出来,才最清晰.经典控制理轮的时域分析、根轨迹分析与补偿法、频域分析法与补偿,matlab 可以把它们直观而且准确的演示出来.由于教育的问题，独立思考的学生很少，新人都是很茫然的，面对专业都无从下手，看书也没有头脑。
开关电源学习书籍推荐
《开关电源入门》,图灵出版的和美国半导体总工写的.《开关电源设计与优化》写的不适合初学者1、《开关电源指南》第2版,浙江大学徐德鸿翻译的,也有可能是他的学生翻译,他署名出版而已.说实话,翻译水平很烂,错误相当多,但里面很多内容,相当不错,很适合入门.英文水平高的,可以看英文原版.2、《开关电源设计》第2版,华南理工大学王志强翻译的,挺厚的,黑白相间的书皮,也不错.3、《电力电子系统建模》浙大徐德鸿翻译,《开关变换器的建模与控制》, 张卫平著. 这两本书,详细讲解了开关电源的建模方式和环路补偿,怎么调整电源环路的稳态性能和暂态性能.这两本书看懂了,做电源,我个人觉得,理论水平已经达到一定高度了.4、《直流开关电源的软开关技术》和《全桥移相软开关技术》,南航阮新波的博士论文,整理后出版的两本书,国内凡是写软开关的书,大部分都是照抄它们或者无一不参考它们.其中后一本书已经绝版了,市场上已经买不到,淘宝网上有复印版本卖,大概45元,质量很不错的.5、《开关电源磁性元器件》,赵修科著.磁性器件,可以说是开关电源的心脏,不懂磁,想做好电源,那是不可能的.这本书对磁的理解深刻而全面.6、control loop cookbook 德州仪器的技术资料,作者就是提出著名右半平面零点概念的那个人,相当的好.其他的书嘛,就是大学教材,模拟电路和经典控制理论,一定是要读通掌握才行.总的来说,软开关,就看阮新波足够;环路方面,主要还是看外国人写的;磁和变压器方面,主要看赵修科和台湾人写的.仿真软件还是要掌握一些的.1、orcad pspice适合做电路元件级级仿真,仿模拟电路和开关电源小信号模型,效果相当好.2、saber适合做系统级仿真,特别适合开关电源这种含有脉冲式信号的电路,模型库参数全,仿真精度高,尤其是强大的仿真结果后续处理能力,是我用过的仿真软件中,功能最强大的一款.不过,在国内普及程度,没有pspice高,一套正版8万美元,比尔盖茨都要眼红的.3、matlab,掌握控制系统工具库就可以了,大概100左右个函数工具.开关电源的建模,零极点的补偿效果,只有用传递函数的形式在matlab中表达出来,才最清晰.经典控制理轮的时域分析、根轨迹分析与补偿法、频域分析法与补偿,matlab可以把它们直观而且准确的演示出来.由于教育的问题，独立思考的学生很少，新人都是很茫然的，面对专业都无从下手，看书也没有头脑。
开关电源环路增益测试
用E5061B测试开关电源的环路增益本文就开关电源的基本原理,环路增益(业界也叫波特图测试对仪表的要求,以及具体的测试示例做了简要的介绍。
首先让我们来看看开关电源的简单的工作原理。
上图是一个开关电源工作的基本框图。
交流输入电压在经过噪声滤波器,整流器/平滑电路和一个低通滤波器后转变为直流输出。
如何让输出电压保持恒定?需要引入一个反馈环路。
其中的一个关键部件是误差放大器,输出电压经过反馈网络后输入到运算放大器的反相端,与正相端的参考电压相比较。
如果输出电压过高,这个运算放大器的反相输入端电压将高于同相输入端电压,从而使运算放大器的输出为负,降低电源输出电压。
如果输出电压过低则有相反情况发生。
运算放大器两个输入端之间的差值被误差放大器放大后,用来改变脉冲宽度调制器的脉冲宽度。
开关转换器根据脉冲宽度调制器产生的脉冲宽度来改变开关电源的输出电压。
上图图说明具体的开关行为。
脉冲宽度调制器产生脉冲,其占空比随误差放大器的输出改变。
图的右边表示脉冲宽度调制器的输出,左边表示通过低通滤波器后的输出电压。
我们可以看到输出电压的幅度随脉冲占空比大小而改变。
开关电源就是通过这样的一个反馈环路实现稳定的电压输出。
目前业界对开关电源的测试更多的是测试它的带载能力以及输出的纹波。
也就是说更多的倾向于开关电源外特性的测试。
但是我们从上面可以看出,开关电源的环路更需要准确的评估。
环路是否稳定需要有量化的指标,比如大家所熟知的增益裕量和相位裕量就是衡量开关电源环路稳定的指标。
环路增益测量对仪器的要求环路增益的测试需要用到矢量网络分析仪,下表给出了其对仪表的要求:对仪器的要求a.频率范围从10Hz至50Hz或更多b.窄带宽c.小的频率增量d.对数扫频e.增益和相位格式f.光标功能:至少4个光标(每个余量2个光标或具有光标差值显示功能g.小功率电平h.具有高阻抗测试能力 E5061B(网络分析仪a.频率范围:5Hz至3GHzb.中频带宽:1Hz至300kHzc.测试点数: 2到1601点数频率分辨率:1mHzd.扫频类型:对数扫频e. 格式:对数幅度和相位f. 光标:9个光标具有光标差值功能g. 输出功率电平:-45dBm至20dBmh. 1MΩ/50Ω内部可以切换过去大家一般会用到4395A (10Hz-500MHz去测试开关电源,由于4395A内部没有50欧/1兆欧的转换,需要外置41802A才能实现测试。
环路补偿(TI)
1 1− D
Boost Converter
降压 -升压 / 反激式
5
电源转换器拓扑 Click to edit Master title style
降压 / 正激式
VI N L - VO U T
VOUT = VIN ⋅
D 1−D
B u c k -Boost Converter
升压
VI N NP NS VO U T
20 MAGNITUDE (dB) 0 -20 -40 -60 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000 FREQUENCY (Hz)
H( s) =
1 s 1+ ωP
PHASE (°)
45 0 -45 -90 -135 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000 FREQUENCY (Hz)
需要充足的相位裕量以避免发生振荡 最佳的相位裕量是 52° 低相位裕量将导致欠阻尼的系统响应 较高的相位裕量则导致过阻尼的系统 响应
•
•
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功率级回顾 Click to edit Master title style
电压模式降压 电流模式降压 电流模式升压 电流模式降压-升压
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电压模式降压功率级 Click to edit Master title style
-60 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000 FREQUENCY (Hz)
ωP ≈
1+ D C OUT ⋅ R OUT
1 ⋅ C OUT
Km ≈
ωZ =
R ESR
ωL =
ˆ OUT v ≈ A VC ˆC v
开关电源环路补偿
今天作为工程师，每天接触的是电源的设计工程师，发现不管是电源的老手，高手，新手，几乎对控制环路的设计一筹莫展，基本上靠实验•靠实验当然是可以的，但出问题时往往无从下手，在这里我想以反激电源为例子（在所有拓扑中环路是最难的，由于RHZ的存在），大概说一下怎么计算至少使大家在有问题时能从理论上分析出解决问题的思路示意图：单扱点递函数自己写吧，正好锻炼一下，把输出电压除以输入电压就是传递函数•bode 图可以简单的判定电路的稳定性，甚至可以确定电路的闭环响应，就向我下面的图中表 示的•零，极点说明了增益和相位的变化度以前使其增益降到 0dB.也叫主极点补偿这里给出了右半平面零点的原理表示，这对用PSPICE 做仿真很有用，可以直接套用此图单极点补偿，适用于电流型控制和工作在 DCM 方式并且滤波电容的 ESR 零点频率较低的电源.其主要作用原理是把控制带宽拉低，在功率部分或加有其他补偿的部分的相位达到180双极点，单零点补偿，适用于功率部分只有一个极点的补偿•如:所有电流型控制和非连续方式电压型控制适用「传遥曲数为单极点的补弦R2/B1_______ 、I 2plR2C21 2piR2Cl14SR2C1G(i)=S R1C1(1^S R2C2)三极点，双零点补偿•适用于输出带LC谐振的拓扑，如所有没有用电流型控制的电感电流连续方式拓扑。
C1的主要作用是和R2提升相位的•当然提高了低频增益•在保证稳定的情况下是越小越好C2增加了一个高频极点，降低开关躁声干扰串聯C1實質是增加一個零點，零點的作用是減小峰值時間，使系統響應加快，并且閉環越接近虛軸，這种效果越好•所以理論上講,C1是越大越好•但要考慮，超調量和調節時間，因爲零點越距离虛軸越近，閉環零點修正系數Q越大，而Q與超調量和調節時間成正比，所以又不能大總之，考慮閉環零點要折衷考慮.并聯C2實質是增加一個及點，級點的作用是增大峰值時間，使系統響應變慢.所以理論上講，C2也是越大越好.但要考慮到，當零級點彼此接近時，系統響應速度相互抵消.從這一點就可以說明，我們要及時響應的系統C1大,至少比C2大三：环路稳定的标准.只要在增益为1时（OdB）整个环路的相移小于360度，环路就是稳定的.但如果相移接近360度，会产生两个问题：1）相移可能因为温度，负载及分布参数的变化而达到360度而产生震荡；2）接近360度，电源的阶跃响应（瞬时加减载）表现为强烈震荡，使输出达到稳定的时间加长，超调量增加.如下图所示具体关系1 2plR2C2 I 2plR5C ivR2/RVI 2piR?( I l ?piRK 3G(AsRlCUI si<2Cli(l+sR3C3)氐*丨丄伽叩htpp 尉川 pJwM' iri.irgm 妙-i ，n4 L krscd kjc )p pcdluwQU NL wp ntspom# 禎 ihc wra (Mjn )cT lyuem.阴 ^9.26) and 丹 TT\.險 vtncu 诃晌 of Q所以环路要留一定的相位裕量，如图Q=1时输出是表现最好的，所以相位裕量的最佳值为度左右，工程上一般取45度以上•如下图所示52%■0-0T5G-at Q ・<nQ m Q >0 03 .0.001这里要注意一点，就是补偿放大器工作在负反馈状态，本身就有180度相移,所以留给功率部分和补偿网络的只有180度•幅值裕度不管用上面哪种补偿方式都是自动满足的，所以设计时一般不用特别考虑•由于增益曲线为-20dB/decade时此曲线引起的最大相移为90度，尚有90度裕量,所以一般最后合成的整个增益曲线应该为-20dB/decade部分穿过OdB.在低于OdB带宽后,曲线最好为-40dB/decade,这样增益会迅速上升，低频部分增益很高，使电源输出的直流部分误差非常小，既电源有很好的负载和线路调整率•四，如何设计控制环路？经常主电路是根据应用要求设计的，设计时一般不会提前考虑控制环路的设计•我们的前提就是假设主功率部分已经全部设计完成，然后来探讨环路设计•环路设计一般由下面几过程组1）画出已知部分的频响曲线2）根据实际要求和各限制条件确定带宽频率，既增益曲线的OdB频率.3）根据步骤2）确定的带宽频率决定补偿放大器的类型和各频率点.使带宽处的曲线斜率为20dB/decade,画出整个电路的频响曲线.上述过程也可利用相关软件来设计：如pspice,POWER-4-5-6•—些解释：|----- s| | ------------------------|已知部分的频响曲线是指除Kea（补偿放大器）外的所有部分的乘积，在波得图上是相加•环路带宽当然希望越高越好，但受到几方面的限制：a）香农采样定理决定了不可能大于1/2Fs;b）右半平面零点（RHZ）的影响，RHZ随输入电压，负载，电感量大小而变化，几乎无法补偿，我们只有把带宽设计的远离它，一般取其1/4-1/5;c）补偿放大器的带宽不是无穷大，当把环路带宽设的很高时会受到补偿放大器无法提供增益的限制，及电容零点受温度影响等•所以一般实际带宽取开关频率的1/6-1/10五,反激设计实例条件:输入85-265V交流，整流后直流100-375V输出12V/5A初级电感量370uH初级匝数：40T,次级:5T次级滤波电容1000uFX3=3000uF震荡三角波幅度•开关频率100K电流型控制时，取样电阻取欧姆下面分电压型和峰值电流型控制来设计此电源环路•所有设计取样点在输出小LC前面•如果取样点在小LC后面，由于受LC谐振频率限制，带宽不能很高.1）电流型控制假设用3842,传递函数如下th Kmitd*'KpWr*klr)a Kn» 1* ■】Rteuv*(l^D)1，tCRcrfi------- = -------------- 1 ___________"X•艮心Mm * t* | * 「* TL Tl+uU W I'inU C为■出电容Hu I収电111此图为补偿放大部分原理图.RHZ 的频率为33K,为了避免其引起过多的相移，一般取带宽为其 频率的1/4-1/5,我们取1/4为8K.分两种情况：I Hiiiin I I mini I I limn i i mini …TTmin 广怖「…T …rmii 『… I i u I mi l l limn i I iiiim I I ii mu100400(1+s 1225)*(1 s/$3K)G(s)= 194* -----------------------------1000uF/16V ESR=130m 欧姆输出滤波电容的内阻比较大，自身阻容形成的零点比较低 ，这样在8K 处的相位滞后比较小Phanseangle=arctan (弘arctan(8/-arctan(8 /33)=--22 度.另外可看到在 8K 处增益曲线为水平，所以可以直接用单极点补偿，这样可满足-20dB/decade1 (1)肚…UU uni ….…1 rSiWllll 1 1 IIIL —L 丄血电1丄Ljr.VIn Hill _____A)输出电容ESR 较大…丄.广口 TWi 「…厂TTmi 】「…T …「ITH1II I IIIIIIII I I lllllll I llllllll niniul 广r 仃涮…「门TIIII 「…I" I I I I I 川 II miniI44UI limnI III I 11(1 Qil)+出卅卜…44卄怖卜…上I I HI mi I I II mu I I iiimi i i limn …十计卄付卅…一卜.十卄”卅.-…卜-十忡时卅…十计卄卅卜…的曲线形状•省掉补偿部分的 R2,C1.设Rb 为,则R 仁[/]*Rb=.8K 处功率部分的增益为 -20*log(1225/33)+20*=因为带宽8K,即8K 处OdB所以8K 处补偿放大器增益应为，*log(Fo/8)=0Fo 为补偿放大器OdB 增益频率Fo=1/(2*pi*R1C2)=C2=1/(2*pi*R1*=1 /(2***=相位裕度：180-22-90=68 度仿真團* *空为功率都分，绿色光4偿祁分，红色为整个开环増益.008060402002040®D 刼 -100 -1 50 -200 -250 -300 -350 -400100 1000 1 0000 1 00000 1 000000Frequency (Hr)B)馨£哋9 ESRfrK •(1 ^s/5*3K)*(l-s/3SK)G(s)= 19.4* -----------------------------1000uF/25V ESR=30mgt^输出滤波电容的内阻比较大，自身阻容形成的零点比较高，这样在8K 处的相位滞后比较大Phanseangle=arctan(&-arctan(8 /-arctan(8/33)=-47 度.如果还用单极点补偿，则带宽处相位裕量为180-90-47=43度.偏小用2型补偿来提升.三个点的选取，第一个极点在原点，第一的零点一般取在带宽的 1/5左右,这样在带宽处提升相 位78度左右，此零点越低，相位提升越明显 但太低了就降低了低频增益 ，使输出调整率降低 此处我们取.第二个极点的选取一般是用来抵消ESR 零点或RHZ 零点引起的增益升高，保证增muJ I f I ITI111I llllll in iii i ujji 11HII1 1 11 1 1L…riiir^111miniIIIIIII■ » 1^ ■ ■I flllll 1UJJJI IIIIIU L±i Hft IInTiiin 11IIIIIInTIllli lHlUJlHill urn111川I ］耐毗I IIIIIII I I I lllira^l llllll \m …卜4出川 i i IIIIIII L 十卄 Hlft …十I ilium i iiiHiii i T-r ittmr …"r-tt+twt ■ t-ritmit ……! I lilllllI —r i riiiii TT f r ii F100(}imo益裕度•我们用它来抵消ESR零点，使带宽处保持-20db/10decade的形状，我们取ESR零点频率数值计算:8K 处功率部分的增益为-20*log(5300/ 33)+20*=-18dB因为带宽8K,即最后合成增益曲线8K处0dB所以8K处补偿放大器增益应为18dB,处增益=18+20log(8/=水平部分增益=20logR2R仁推出R2=12*R1=233Kfp2=1/2*pi*R2C2推出C2=1/(2**233K*==1 /2*pi*R2C1推出6= 1(2**233K*=.相位际电路中Q 值几乎不可能大于 4— 5.Phanse angle = 47 - 90+arttar^ 8/16 baictam 8/5.3)— 115 度 相位珞度* 180415=€5度*V 于=* ■3 V V ■■卢 F \L仿真图，2. ffe 压型控制・•武门同林设计帮宽药呂忆传谨鲂如下・禹频 MDX 电容的 ESR r Rc-iam Kfii. ■10 ^99(2*pi> 605Hxfo 为LC 谐振频率，注意Q 值并不是用的计算值，而是经验值，因为计算的Q 无法考虑LC 串联 回路的损耗（相当于电阻）,包括电容ESR 二极管等效内阻，漏感和绕组电阻及趋附效应等 •在实Gu V » Vc hin.d»ik F mr*Kl« ^klK --------------Vfi*tn X*U Df S1 !< Rd*|l*W“ <Vht - \X»)K«^4!*E&RS*I1 In -------- ------- --G<4)- \(i Vr = 16*0 J -50 - -100 -3 -150 r* -200 * | -250 - f -300 - -350 - *400 -110 1OT 1000 100001OT000 1000000Frequency 血工)11 1>^*KR«G^iia dB由于输出有LC 谐振，在谐振点相位变动很剧烈，会很快接近180度，所以需要用3型补偿放大 器来提升相位•其零，极点放置原则是这样的，在原点有一极点来提升低频增益，在双极点处放 置两个零点，这样在谐振点的相位为-90+(-90)+45+45=-90.在输出电容的ESR 处放一极点，来抵 消ESR 的影响，在RHZ 处放一极点来抵消 RHZ 引起的高频增益上升•元件数值计算，为方便我们把3型补偿的图在重画一下3 Lt 2|dR2C2 1 2piR3( 3k j ^—I ^SjRMUx^l/2plR2Cl USplRlC3适用于箱递函數 有敢楼皮的补偿90 —-— ■*. 卜—.・・・「y Z ・“一・ ・i■■■J i n^>・— 90 ---先计8S 功率部分瞅处的厝益’ 亦5】K,R1F94K 、26- 4010^5.3/0^05）-血啦的 3>15 3dB 尸靈緡到毗带宽，补翩吠98在磁处.麻平顶朗分的増益应15.3dB 収歩恵处増益为’- 15 3 JOto0（53/O dO5>3i^dBv从J 卜偿图上可远 此处増苕淘2血0国冰0-订①#t±jt R2-1 51*Rl-29 3K 1 贞 2，pTRl ・C ：3）-6Q5 一£>口上成卩 l^2*pt*R3*C3）-33K R3-355 欧姆* l/f2*pi*R2*Cl ）-«a5 CHftnFA l<2*fn*R2-C2>-5 3K OlnF.SR 8K 处葡相仏 卜］80+越如8/5.齐a （如8/33）1 时-90+2*5^8/0 605>3£j9g （8«_3p 議监翩（的了）］・亠12丘》 担位番加 180-116-54 $- “ 仿鼻结負如尺“兰色为功率部分，绿色为补偿部分，红色为整个开环增益如果相位裕量不够时，可适当把两个零点位置提前，也可把第一可极点位置放后一点同样假设光耦CTR=1如果用CTR 大的光耦，或加有其他放大时，如同时用IC 的内部运放，只需 要在波得图上加一个直流增益后，再设计补偿部分即可•这时要求把IC 内部运放配置为比例放(ltsR2Cl)(l UMC) ^R1C1(I- KR2C2H1 -»R3C3)大器，如果再在内部运放加补偿，就稍微麻烦一点，在图上再加一条补偿线结束我想大家看完后即使不会计算,出问题时也应该知道改哪里。
开关电源环路系统的原理(一)
开关电源环路系统的原理(一)开关电源环路系统1. 介绍•开关电源环路系统是一种将交流电源转换为直流电源的电路系统。
•开关电源的环路系统是指由开关电源控制器、功率开关和输出滤波器等组成的闭环反馈控制系统。
2. 开关电源的工作原理•开关电源环路系统使用开关器件（如晶体管或MOSFET）进行开关操作，通过不断开关来控制输入电源的输出。
•工作周期内包含两个状态：开和关。
在开的状态下，输入电源的能量储存在电感中；在关的状态下，通过电路设计实现能量的转移和输出。
3. 开关电源环路系统的组成部分开关电源控制器•开关电源控制器负责监测和控制开关电源的运行状态。
•它通常由微控制器或专用芯片实现，可以监测输出电压、电流和温度等参数，并根据需要调整开关操作和控制回路。
功率开关•功率开关是开关电源环路系统的核心部件，它负责打开和关闭电路，控制能量的流动。
•常见的功率开关器件有晶体管、MOSFET和IGBT等，根据应用需求选择合适的器件。
输出滤波器•输出滤波器用于平滑开关电源的输出电压，将其转换为稳定的直流电压。
•常见的输出滤波器包括电感和电容，通过它们的组合设计，可以减小输出波动和噪声。
4. 开关电源环路系统的工作流程1.开关电源控制器读取输出电压和电流的反馈信息。
2.根据设定值和反馈信息，控制器计算并生成适当的控制信号。
3.控制信号被发送到功率开关，使其在合适的时机开关。
4.开关操作导致能量从输入电源转移到输出滤波器。
5.输出滤波器将转换后的直流电压传递到负载。
5. 开关电源环路系统的优势•高效率：由于开关操作的特性，开关电源环路系统通常具有较高的转换效率。
•稳定性：通过闭环反馈控制，开关电源环路系统可以实现良好的稳定性和响应性。
•尺寸小巧：相对于传统的线性电源系统，开关电源环路系统可以实现更小巧的设计。
6. 总结•开关电源环路系统是一种将交流电源转换为直流电源的闭环反馈控制系统。
•它由开关电源控制器、功率开关和输出滤波器等组成。
开关电源的环路补偿(2017电源网交流会)
fp
1 2 R pullup Ccb
环路稳定性的影响因素
1. 补偿网络只是电源的一个部分，电源系统的稳定与动 态响应还和主功率部分参数有关。 2. 反馈补偿是建立在小信号的基础上的，对于大信号的 稳定性和动态响应还应该对电源系统进行整体考虑。 3. 反馈补偿环节是最容易导致系统不稳定的因素，但大 多并不是因为补偿了不正确的零极点。 4. 采样信号的滤波也是反馈回路设计的重要组成部分。 5. 电源中反馈回路的PCB布线，光耦和运放的供电都是 影响系统稳定性的重要因素。
开环传递函数：
T ( s ) G (s) H(s)= H Gvd ( s )Gc ( s ) Vm
闭环系统不稳定条件： 1+T ( s )=0
T (s) 1 o T应的相位值与-180°的差值 幅值裕度：当相位穿越-180°时对应的幅度值
3
180 110 f
4
110
5
110
6
110 10
7
7
PM =49.969
o
补偿网络设计
6. 确定电路参数
设：
R1 =10k
1 R （ 1 2 f p 0 ) 27nF
C2 =
1 R2 = 1.8k （ C 2 2 f z1 )
f z1 3kHz f z 2 6kHz f p 0 557 Hz f p1 7.2kHz f p 2 30kHz
1 f p1 2 R 2 C1
2型补偿
抵消系统极点作用
抵消ESR零点 作用
控制系统的 穿越频率
光耦与431的配合
应保证三极管侧电流在合理范围
Ic Vdd VFB =CTR I LED R pullup
buck 环路补偿 计算
Buck环路补偿是电力电子转换器设计中的一个重要概念，特别是在设计高效率的Buck转换器时。
它涉及到控制环路的稳定性和性能。
在这个问题中，我们将讨论如何计算Buck环路补偿。
首先，我们需要理解Buck转换器的工作原理。
Buck转换器是一种降压转换器，其基本工作原理是通过开关元件（通常是MOSFET）的周期性开关，将输入电压转换为输出电压。
在这个过程中，控制环路的任务是保持输出电压的稳定。
然而，由于电路中的电感和电容等元件的存在，控制环路可能会受到各种因素的影响，导致系统不稳定。
为了解决这个问题，我们需要引入环路补偿。
环路补偿的目的是改善控制环路的性能，使其能够更好地跟踪参考信号，从而保持输出电压的稳定。
环路补偿的计算通常涉及到系统的开环传递函数和闭环传递函数。
开环传递函数描述了没有控制器的情况下，系统对输入信号的响应。
闭环传递函数则描述了有控制器的情况下，系统对输入信号的响应。
通过比较这两个传递函数，我们可以计算出需要添加的补偿。
具体的计算方法通常涉及到一些复杂的数学公式，这里我们只给出一个简化的例子。
假设我们的Buck转换器有一个二阶的控制环路，其开环传递函数为：G(s) = K * (1 + T * s) / (s^2 + 2 * T * ω_n * s + ω_n^2)其中，K是开环增益，T是时间常数，ω_n是自然振荡频率。
闭环传递函数为：G_cl(s) = G(s) * C(s)其中，C(s)是控制器的传递函数。
我们的目标是找到一个补偿C(s)，使得闭环系统的相位裕度和增益裕度满足要求。
这通常需要通过计算机辅助设计软件或者试错法来完成。
总的来说，Buck环路补偿的计算是一个复杂的过程，需要对电力电子和控制系统理论有深入的理解。
但是，通过正确的设计和优化，我们可以使Buck转换器达到更高的效率和更好的稳定性。
开关电源环路补偿
今天作为工程师,每天接触的是电源的设计工程师,发现不管是电源的老手,高手,新手,几乎对控制环路的设计一筹莫展,基本上靠实验.靠实验当然是可以的,但出问题时往往无从下手,在这里我想以反激电源为例子(在所有拓扑中环路是最难的,由于RHZ 的存在),大概说一下怎么计算,至少使大家在有问题时能从理论上分析出解决问题的思路.示意图:这里给出了右半平面零点的原理表示,这对用PSPICE 做仿真很有用,可以直接套用此图.递函数自己写吧,正好锻炼一下,把输出电压除以输入电压就是传递函数.bode 图可以简单的判定电路的稳定性,甚至可以确定电路的闭环响应,就向我下面的图中表示的.零,极点说明了增益和相位的变化二：单极点补偿,适用于电流型控制和工作在DCM 方式并且滤波电容的ESR 零点频率较低的电源.其主要作用原理是把控制带宽拉低,在功率部分或加有其他补偿的部分的相位达到180 度以前使其增益降到0dB. 也叫主极点补偿.双极点,单零点补偿,适用于功率部分只有一个极点的补偿.如:所有电流型控制和非连续方式电压型控制.三极点,双零点补偿.适用于输出带LC谐振的拓扑,如所有没有用电流型控制的电感电流连续方式拓扑。
C1 的主要作用是和R2 提升相位的.当然提高了低频增益.在保证稳定的情况下是越小越好. C2 增加了一个高频极点,降低开关躁声干扰.串聯C1 實質是增加一個零點,零點的作用是減小峰值時間,使系統響應加快,并且閉環越接近虛軸,這种效果越好.所以理論上講,C1 是越大越好.但要考慮,超調量和調節時間,因為零點越距离虛軸越近,閉環零點修正系數Q 越大,而Q 與超調量和調節時間成正比,所以又不能大.總之,考慮閉環零點要折衷考慮.并聯C2 實質是增加一個及點,級點的作用是增大峰值時間,使系統響應變慢.所以理論上講,C2也是越大越好.但要考慮到,當零級點彼此接近時,系統響應速度相互抵消.從這一點就可以說明,我們要及時響應的系統C1 大,至少比C2 大三：环路稳定的标准.只要在增益为1 时(0dB)整个环路的相移小于360 度,环路就是稳定的.但如果相移接近360 度,会产生两个问题:1)相移可能因为温度,负载及分布参数的变化而达到360 度而产生震荡;2)接近360 度,电源的阶跃响应(瞬时加减载)表现为强烈震荡,使输出达到稳定的时间加长,超调量增加.如下图所示具体关系.所以环路要留一定的相位裕量,如图Q=1时输出是表现最好的,所以相位裕量的最佳值为52度左右,工程上一般取45度以上.如下图所示:这里要注意一点,就是补偿放大器工作在负反馈状态,本身就有180度相移,所以留给功率部分和补偿网络的只有180度.幅值裕度不管用上面哪种补偿方式都是自动满足的,所以设计时一般不用特别考虑.由于增益曲线为-20dB/decade时,此曲线引起的最大相移为90度,尚有90度裕量,所以一般最后合成的整个增益曲线应该为-20dB/decade部分穿过0dB.在低于0dB带宽后,曲线最好为-40dB/decade,这样增益会迅速上升,低频部分增益很高,使电源输出的直流部分误差非常小,既电源有很好的负载和线路调整率.四,如何设计控制环路?经常主电路是根据应用要求设计的,设计时一般不会提前考虑控制环路的设计.我们的前提就是假设主功率部分已经全部设计完成,然后来探讨环路设计.环路设计一般由下面几过程组成:1)画出已知部分的频响曲线.2)根据实际要求和各限制条件确定带宽频率,既增益曲线的0dB频率.3)根据步骤2)确定的带宽频率决定补偿放大器的类型和各频率点.使带宽处的曲线斜率为20dB/decade,画出整个电路的频响曲线.上述过程也可利用相关软件来设计:如pspice,POWER-4-5-6.一些解释:已知部分的频响曲线是指除Kea(补偿放大器)外的所有部分的乘积,在波得图上是相加.环路带宽当然希望越高越好,但受到几方面的限制:a)香农采样定理决定了不可能大于1/2Fs;b)右半平面零点(RHZ)的影响,RHZ随输入电压,负载,电感量大小而变化,几乎无法补偿,我们只有把带宽设计的远离它,一般取其1/4-1/5;c)补偿放大器的带宽不是无穷大,当把环路带宽设的很高时会受到补偿放大器无法提供增益的限制,及电容零点受温度影响等.所以一般实际带宽取开关频率的1/6-1/10五,反激设计实例条件:输入85-265V交流,整流后直流100-375V输出12V/5A初级电感量370uH初级匝数:40T,次级:5T次级滤波电容1000uFX3=3000uF震荡三角波幅度.2.5V开关频率100K电流型控制时,取样电阻取0.33欧姆下面分电压型和峰值电流型控制来设计此电源环路.所有设计取样点在输出小LC前面.如果取样点在小LC后面,由于受LC谐振频率限制,带宽不能很高.1)电流型控制假设用3842,传递函数如下此图为补偿放大部分原理图.RHZ的频率为33K,为了避免其引起过多的相移,一般取带宽为其频率的1/4-1/5,我们取1/4为8K.分两种情况:A)输出电容ESR较大输出滤波电容的内阻比较大,自身阻容形成的零点比较低,这样在8K处的相位滞后比较小.Phanseangle=arctan(8/1.225)-arctan(8/0.033)-arctan(8/33)=--22度.另外可看到在8K处增益曲线为水平,所以可以直接用单极点补偿,这样可满足-20dB/decade 的曲线形状.省掉补偿部分的R2,C1.设Rb为5.1K,则R1=[(12-2.5)/2.5]*Rb=19.4K.8K处功率部分的增益为-20*log(1225/33)+20*log19.4=-5.7dB因为带宽8K,即8K处0dB所以8K处补偿放大器增益应为5.7dB,5.7-20*log(Fo/8)=0Fo为补偿放大器0dB增益频率Fo=1/(2*pi*R1C2)=15.42C2=1/(2*pi*R1*15.42)=1/(2*3.14*19.4*15.42)=0.53nF相位裕度:180-22-90=68度输出滤波电容的内阻比较大,自身阻容形成的零点比较高,这样在8K处的相位滞后比较大. Phanseangle=arctan(8/5.3)-arctan(8/0.033)-arctan(8/33)=-47度.如果还用单极点补偿,则带宽处相位裕量为180-90-47=43度.偏小.用2型补偿来提升.三个点的选取,第一个极点在原点,第一的零点一般取在带宽的1/5左右,这样在带宽处提升相位78度左右,此零点越低,相位提升越明显,但太低了就降低了低频增益,使输出调整率降低,此处我们取1.6K.第二个极点的选取一般是用来抵消ESR零点或RHZ零点引起的增益升高,保证增益裕度.我们用它来抵消ESR零点,使带宽处保持-20db/10decade的形状,我们取ESR零点频率5.3K数值计算:8K处功率部分的增益为-20*log(5300/33)+20*log19.4=-18dB因为带宽8K,即最后合成增益曲线8K处0dB所以8K处补偿放大器增益应为18dB,5.3K处增益=18+20log(8/5.3)=21.6dB水平部分增益=20logR2/R1=21.6推出R2=12*R1=233Kfp2=1/2*pi*R2C2推出C2=1/(2*3.14*233K*5.4K)=127pF.fz1=1/2*pi*R2C1推出C1=1/(2*3.14*233K*1.6K)=0.427nF.相位fo为LC谐振频率,注意Q值并不是用的计算值,而是经验值,因为计算的Q无法考虑LC串联回路的损耗(相当于电阻),包括电容ESR,二极管等效内阻,漏感和绕组电阻及趋附效应等.在实际电路中Q值几乎不可能大于4—5.由于输出有LC谐振,在谐振点相位变动很剧烈,会很快接近180度,所以需要用3型补偿放大器来提升相位.其零,极点放置原则是这样的,在原点有一极点来提升低频增益,在双极点处放置两个零点,这样在谐振点的相位为-90+(-90)+45+45=-90.在输出电容的ESR处放一极点,来抵消ESR的影响,在RHZ处放一极点来抵消RHZ引起的高频增益上升.元件数值计算,为方便我们把3型补偿的图在重画一下.兰色为功率部分,绿色为补偿部分,红色为整个开环增益.如果相位裕量不够时,可适当把两个零点位置提前,也可把第一可极点位置放后一点.同样假设光耦CTR=1,如果用CTR大的光耦,或加有其他放大时,如同时用IC的内部运放,只需要在波得图上加一个直流增益后,再设计补偿部分即可.这时要求把IC内部运放配置为比例放大器,如果再在内部运放加补偿,就稍微麻烦一点,在图上再加一条补偿线结束. 我想大家看完后即使不会计算,出问题时也应该知道改哪里.。
dcdc芯片 环路补偿 -回复
dcdc芯片环路补偿-回复DC-DC芯片是一种常用的电源转换器，可以将直流电源转换为所需要的电压，广泛应用于电子产品中。
而环路补偿则是一种提高DC-DC芯片性能的技术手段。
本文将一步一步回答关于DC-DC芯片环路补偿的问题，以帮助读者更好地理解和应用该技术。
首先，我们来了解一下什么是DC-DC芯片。
DC-DC芯片是一种电源转换器，其主要功能是将直流电源的电压进行转换。
通过采用不同的转换拓扑结构，DC-DC芯片可以实现升压、降压、反向等不同的电压转换功能。
它通常由开关管、控制IC和外围元件组成，具有高效率、小尺寸和快速响应等优点，在电子产品中被广泛应用。
接下来，我们了解一下什么是环路补偿。
在DC-DC芯片中，环路补偿是一种根据芯片内部的反馈信号来调整输出电压的稳定性和动态响应的技术手段。
它可以通过调整芯片的反馈网络，使得芯片对电压变化的响应更加快速稳定，从而提高整个系统的性能。
环路补偿可以分为两种类型，即负载补偿和交叉补偿。
负载补偿主要用于控制芯片在不同负载条件下的输出稳定性，而交叉补偿则用于控制芯片在不同输入电压条件下的动态响应。
然后，我们来了解一下DC-DC芯片环路补偿的原理和实现方法。
在DC-DC芯片中，环路补偿主要通过调整反馈网络来实现。
反馈网络通常由一个比较器和一个误差放大器组成。
比较器用于比较输出电压与参考电压的差异，产生误差信号。
而误差放大器则负责放大误差信号，并通过调整开关管的工作状态来控制输出电压。
在环路补偿中，通过调节反馈网络中的元件数值和连接方式，可以实现对输出电压稳定性和动态响应的控制。
常用的环路补偿方法包括增益和相位裕度校正、增益补偿、频率补偿等。
最后，我们来了解一下DC-DC芯片环路补偿的应用和优势。
环路补偿技术可以提高DC-DC芯片的性能和稳定性，使其在不同工作条件下都能保持良好的输出质量。
通过合理设计和调整环路补偿，可以实现快速响应、稳定输出、低纹波和高效率等优势。