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张兴柱博士与您分享 | 存在移动双零点的有源去磁正激之小信号传递函数

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电子研习社
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  • 2021-1-18 13:33:18
张兴柱博士与您分享




存在移动双零点的有源去磁正激之小信号传递函数
普高(杭州)科技开发有限公司张兴柱博士

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小信号传递函数的一般方程:

1.png

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为简单起见,只给出一个 CCM 下的小信号传递函数 Gw(s):

1) 有源去磁正激变换器在 CR 负载下的小信号传递函数:

2.png

2) 其它去磁正激变换器在 CR 负载下的小信号传遇函数:

3.png

3) 有源去磁与其它去磁正激变换器的小信号传递函数比较:

有源去磁正激变换器, 比其它去磁正激变换器多了一对双极点,一对双零点。


4.png

其中: Rp 为变压器铁损所等效的电阻, 一般很大;

Rs 为变压器原边绕组铜损所等效的电阻,一般很小;

Rds 为主 MOSFET 的通态电阻,一般也很小。

在忽略铁损时, Q′m 可用下式近似:

5.png

所以双零点的位置既可能在左半平面,也可能在右半平面,取决于变压器的激磁

电感、参数 Rs 、MOSFET 的通态电阻 Rds 、及工作点的占空比 D 。


4) 有源去磁正激变换器的 Gvd(s) ,即使在电压型控制下,也存在难以补偿的问题:

当激磁电感较大,占空比较小,可控制 Q′m > 0 ,此时的双零点在左半平面。

当激磁电感较小,占空比较大,可能有 Q′m < 0,此时的双零点在右半平面。

两种情况下的 Gvd(s) Bode 图如下所示:

6.png

Q′m > 0的这个 Gvd(s) 的补偿,与其它去磁的正激变换器类似,没有稳定性问题。

Q′m < 0的这个 Gvd(s) 的补偿,因右半平面双零点导致相位变到 -540° 附近,

使得系统的补偿非常困难,容易出现不稳定的问题。


如果知道这个双零点的特性,就必须通过参数的设计,
来保证在全输入电压范围下的 Q′m > 0,或者在去磁电容 Cc 的两端,并联一个 Re、Ce 的串联支路,
来改变传递函数中的Q′m,使双零点的位置不会进入右半平面。

在不知道有这样一个双零点时,就会设计不好有源去磁正激的环路。因为设计的参数,有可能会随着工作点输入电压的降低,

其双零点会从左半平面进入到右半平面,导致高输入电压下稳定的系统,在低输入电压下的不稳定,

并且根本无法补偿。为保证全输入电压范围的稳定性,最终只能将环增益的带宽做得很低,环路做得很慢。



以上是张兴柱博士在微信群分享的技术资料,开关电源的动态小信号环路参数,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。

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,

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baobao1975
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caspore
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