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六步学会开关电源补偿器Gc(s)的设计流程

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admin
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管理员
  • 2020-11-30 14:36:52

开关电源的动态小信号环路参数Gc(s) 设计 ,一直是开关电源开发人员非常头疼、不知所措、难以把握的事情。
下面我们将分步骤来解析补偿器Gc(s)的设计流程,首先让我们来看下,开关电源的一般结构框图和它的小信号传递函数框图。

2.png                       1.png
                         图1:开关电源的结构框图                                                                                          图2:小信号传递函数框图

我们可以看见图2中有一个闭环后的环增益T(s),它为:T(s) = H⋅ Gc(s)⋅ Hoc⋅ KD⋅ G′vc(s)= Gc(s)⋅ Tu(s),其中:Tu(s) = H⋅ Hoc⋅ KD⋅ G′vc(s)是未加补偿(误差放大器)时的环增益,也有文献将其称作开环环增益。
那么如何设计补偿器Gc(s),我们将通过如下6个步骤解析其设计流程:

第1步:根据控制策略,选择补偿器的结构:
4.png                          3.png
                                电压型控制的补偿器结构                                                                                   峰值电流型控制的补偿结构

关于这部分的详细介绍,可以观看如下课程了解学习:
11.png
3.1传递函数的频域表示-Bode图
3.2七种常见环节的Bode图-上
3.3七种常见环节的Bode图-中
3.4七种常见环节的Bode图-下及组合环节的Bode图
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22.png 6.1 开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程
6.2 开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路
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33.png 7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上
7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中
7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下
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第2步:计算设计工作点上的等效功率级小信号传递函数G′vc(s):

33.png

44.png

关于这部分的详细介绍,可以观看如下课程了解学习:
1.png
2.1等效功率级的一般小信号等效电路-上
2.2等效功率级的一般小信号等效电路-下
2.3电压型控制等效功率级的小信号传递函数
2.4峰值电流型控制等效功率级的小信号传递函数
2.5峰值电流型控制下基本变换器的小信号传递函数
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1.png 4.1功率变换器的一般小信号等效电路
4.2三个基本变换器的小信号传递函数
4.3 Buck变换器的小信号传递函数剖析
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3.png 5.1等效功率级的一般小信号等效电路-上
5.2等效功率级的一般小信号等效电路-下
5.3电压型控制等效功率级的小信号传递函数
5.4峰值电流型控制等效功率级的小信号传递函数
5.5峰值电流型控制下基本变换器的小信号传递函数
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4.png 6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程
6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路
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5.png 7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上
7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中
7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下
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第3步:设计光耦隔离电路的参数 Hoc:
Hoc 可近似为一个比例环节,其大小会影响开关电源的静态稳压精度。
关于这部分的详细介绍,可以观看如下课程了解学习:
4.png 6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程
6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路
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5.png 7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上
7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中
7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下
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第4步:设计输出电压的反馈取样参数 H:
1.png
关于这部分的详细介绍,可以观看如下课程了解学习:
4.png 6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程
6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路
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5.png 7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上
7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中
7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下
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第5步:根据下图的环增益要求及所选的补偿器结构,设计具体的补偿器Gc(s)参数 :
1.png
关于这部分的详细介绍,可以观看如下课程了解学习:
4.png 6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程
6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路
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5.png 7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上
7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中
7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下
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第6步:对设计的Gc(s)参数,进行实验,并通过仪器测试全输入/全负载范围内的环增益。
1.png
关于这部分的详细介绍,可以观看如下课程了解学习:
4.png
6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程
6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路
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5.png 7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上
7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中
7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下
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1.png 8.1开关电源的闭环小信号环增益测试
8.2开关电源的其它小信号传递函数测试
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以上这种设计方法,是张兴柱博士长期对开关电源的动态小信号进行研究的心得,将开关电源的动态小信号分析结果,运用到实际的开关电源产品,通过验证后,总结出来的一套完整、系统的小信号设计方法,并精心制作成《开关电源的小信号环路设计》课程。

在实际运用过程中,需要掌握完整的小信号理论知识,即要完全听明白《开关电源的小信号环路设计》课程后,方能进行;同时还有一个条件,也即所用的功率级之小信号传递函数可以解析得到。后者对于极大部分 PWM 变换器来讲,都不是问题,只是前者需要自己的学习、努力才行!



【课程目录】
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1、开关电源产品,与其它电力电子产品的所有开发人员;
2、开关电源方向,与其它电力电子方向的硕士生、博士生;

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【讲师介绍】
QQ图片20201130132315.png
张兴柱博士
曾任深圳华为电源技术研究部总经理     
二次/工业电源产品线副总监     
美国 Virginia Tech 电子研究中心客座教授

1983、1987、1990 年分获浙江大学电机系电力电子技术的学士、硕士和博士  
1990~1995 年在浙江大学从事电力电子的教学与科研,1992 年评为副教授
1995~1998 年任美国Virginia Tech 电力电子研究中心客座教授  
1998~2001 年任深圳华为电气公司电源技术研究部总经理,二次/工业电源产品线副总监 2002~至今任普高(杭州)科技开发有限公司总经理

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luck2013
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  • 2020-12-1 09:49:36
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有没有学习的,分享下
zm77
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  • 2020-12-1 10:57:01
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知识点讲解的很细致
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  • 2020-12-3 13:55:25
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看了免费的一节 ,点赞张老师。。等我把认证先学完
l17851208971
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l17851208971
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  • 2020-12-15 14:38:02
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kaokaohe
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pandy
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hxz0796
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谢谢楼主推荐!
dontium
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  • 2021-6-25 16:00:07
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这部分内容,属于《电路、信号与系统》的内容,是基础知识。
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