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环路补偿验证及优化设计

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boy59
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  • 2019-4-15 21:42:59
  关于环路补偿首先想到的是小信号建模然后依此模型进行参数补偿, 这其中会涉及到零点、极点、穿越频率、相位余量、增益余量和中频带宽等相关概念。参照资料中的参考量进行设置环路一定是稳定的但不一定是最优的。因为这里的分析都是基于小信号条件下,实际电路是会存在大信号条件的,如何优化大信号的动态响应用小信号模型是无能无力的了。
  最直观的就是通过时域波形对环路进行验证,这里准备用时域方程来验证频域中的各个概念同时尝试对大信号进行优化设计。
Buck频域时域Ver01.jpg
    1-1 Buck电路动态时域波形仿真与计算对比

boy59
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  • 2019-4-15 22:17:18
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1、同穿越频率(20kHz)、同相位余量(40度),不同“条件稳定”情况下的时域动态波形对比。
条件稳定对动态时域波形的影响.jpg
         1-2 不同“条件稳定”动态时域波形对比
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  • 2019-4-15 22:42:27
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2、设置相同相位余量(40度)、近似的“条件稳定”,不同穿越频率下的动态时域波形如下:
穿越频率5kHz~30kHz.jpg
         1-3 不同穿越频率下的动态时域波形

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  • 2019-4-15 22:57:05
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3、同穿越频率(20kHz)不同相位余量波形对比(10~90度)
相位余量10~90度.jpg
     1-4 不同相位余量动态时域波形对比

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  • 2019-4-15 23:12:00
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从上面的三次仿真中似乎可以找出一个规律,后续会增大负载扰动让动态特性更明显些以及更改电感、电容等功率级电路参数以期得出功率电路的优化设计方法。

boy59
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  • 2019-4-16 22:53:21
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上述仿真为输入30V输出12VBuck电路,参数参考下图:
仿真电路图.jpg
               1-5 Buck仿真电路
现在设置负载2欧姆~20欧姆之间跳变、穿越频率20kHz、相位余量45度在不同“条件稳定”下的计算频域、时域波形如下:
大负载扰动.jpg
              1-6 大负载跳变不同条件稳定对比
从这张图中似乎可以获得这样一个信息,条件稳定处(双极点附近)的相位余量同穿越频率处的相位余量有着相似的特性,区别是前者针对大信号后者针对小信号。

天使的春
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