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；。