电压环路调试步骤

DC/DC电压环路调试步骤

一•环路参数的一般要求：

1决定环路参数的几个因素：

(1)系统稳定性：相角裕量、幅值裕量在各种条件下满足要求(轻载1%Io、满载、高温、低温)；

(2)系统动态响应：带宽(空载及大动态时，输出电压过冲、跌落等需满足要求，原副边管子电

压电流应力不能超标)；

(3)输出低频纹波(100Hz):调节低频增益来控制；

2.公司环路测试规范要求：正常工作时DC/DC电压环

(1)G.M.6dB

(2)P.M.：> 30°

(3)fc:推荐》1/10开关频率(不符合实际)

3•稳定裕量的作用(相角稳定裕量、幅值稳定裕量)

(1)稳定裕量用于判断：一个系统在阶跃信号作用下的动态特性；

(2)稳定裕量过小，阶跃响应剧烈，容易振荡；

(3)稳定裕量过大，动态响应迟缓。一般30°< P.M.W 60°, G.M>6dB.

4. 温度对环路的影响

(1)低温(-40度)时环路比常温下快很多，模块低温满载开机可能会炸机。因此常温下环路不能太快，一般为

3~6kHz ；

(2)高温时环路比常温下慢，因此要保证高温下带宽能满足模块大动态指标要求；

5. 注意事项：

(1)根据控制理论，为保证系统稳定，穿越频率附近的幅频曲线斜率都应是-1(-20dB/10倍频程)，

并且应保证一定的中频段宽度。

(2)而在高频段，幅频曲线应以-2的斜率下降，保证系统有较好的抗扰动能力。

G c S

R2C2 S 1 R1C1 S 1

第一对零极点1: R1R0 R1 R0 C2 C3

R3

R2C2C3 S

S C2 C3

R0R1C1 小, S 1

R1R0

R1 R0

R3

z1

2 R2C2

(Hz)

分析：系统固有的, 是有差调节，不能满足模块规格数中稳压精度的要求，因此必须引入积分环节。

RO R1 R2 R3 C1

C2 C3 4.7 k 102 k 51 k 5 k

10 nF 2.2 nF 330 D F

第二对零极点1:

比例增益:

p1

1 1

C2 1

(Hz)

2 R2C2 C3

1

1

(Hz )

z2

2

R1C1

1 1 R1 R1 1

RO

(Hz )

p2

2 R1C1 R3

R1 RO C2 C3 R3

2.零极点的作用：

（1） 零点单元即控制系统中的微分单元，零点提前（ 频

曲线抬高，增加幅值裕量和带宽（剪切频率）

（2） 极点单元即控制系统中的惰性单元，极点提前（ 频

曲线降低，减小幅值裕量和带宽（剪切频率）

Bode 图上，零点向左移），可以使相频和幅 Bode 图上，极点向左移），可以使相频和幅

三.调试步骤：

1.设计时应该首先计算校正网络的零极点位置及比例增益，然后在调试过程中逐步修正。

四.设计实例：

1.3rd 15A 项目（S2W9000HZ ）采用全桥移相拓扑，系统满载时固有开环传递函数的

Bode 图如下（仅

含比例环节，不含校正环节）：

■ * HKR 1 SS-OlB Ht

SB .BO

dR GA IM 3.7^198 dB Eft* *80，®

d PHASE

3B. 5684

V IB, OU dB

® "袖jua.o 卄勺

I AR T i Bn HT

QWEg&Y 船 TIME

* B

丁号

参数数值单位

2R0 4.7k Q

3R1102k Q

4R251k Q

5R35k Q

6C110nf

7C2 2.2nf

8C30.33nf

9

10fz1 1.42kHz

11fp110.88kHz

12fz20.16kHz

12fp2 6.73kHz

14增益K1951

R1R0

R1 R0 C2 C3

R3

实测常温满载下环路参数如下:

G.M (dB) P.M (0) fc (kHz)

124017

如图所示:

存在的问题：

（1）fc偏大，模块在低温下开机可能会炸机；

（2）相角裕量偏小，轻载时相角裕量不满足要求；

（3）空载到满载跳变时，MOS管的Vds=763V，严重超标;

校正网络参数调试，注意：

（1）由零极点的计算公式可以看出，零极点调整时是成对移动的，即要想调整fz1时，fp1也会跟着移动，两者无法单度调整，因此调试时要注意该特点，合理的设置校正网络的零极点对。

（2）调整零极点时，也会影响模块的比例增益，因此要综合考虑。

（3）每一对零极点之间的距离（f z1与f p1之间）是可调的。

（4）比例增益可通过R0、R1、R3来调节，一般不要用C2、C3来调节增益。

比例增益:

吉I

丁号参数数值单位

2R0 1.5k Q

3R133.33k Q

4R2100k Q

5R3 1.65k Q

6C1 2.33nf

7C2 2.2nf

8C3 1.5nf

9

10fz10.72kHz

11fp1 1.79kHz

12fz2 2.05kHz

12fp289.03kHz

14增益K4150

优化后的环路参数分析：

（1）第一个零点提前，用于增加相角裕量；

（2）第一个极点大大提前，用于减小带宽；

（3）第二个零点大大右移，用于减小带宽；

（4）相应的第二个极点也右移较远，用于抑制高频噪声;

（5）低频增益增大2倍，有利于抑制低频纹波；