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一種開關電源穩(wěn)定性設計方案(2)

2012年04月19日 11:33 來源：本站整理 作者：秩名我要評論(0)

波特圖對應于小信號(理論上的小信號是無限小的)擾動時系統(tǒng)的響應;但是如果擾動很大，系統(tǒng)的響應可能不是由反饋的線性部分決定的，而可能是由非線性部分決定的，如運放的壓擺率、增益帶寬或者電路中可能達到的最小、最大占空比等。當這些因素影響系統(tǒng)響應時，原來的系統(tǒng)就會表現(xiàn)為非線性，而且傳遞函數(shù)的方法就不能繼續(xù)使用了。因此，雖然小信號穩(wěn)定是必須滿足的，但還不足以保證電源的穩(wěn)定工作。因此，在設計電源環(huán)路補償時，不但要考慮信號電源系統(tǒng)的響應特性，還要處理好電源系統(tǒng)的大信號響應特性。電源系統(tǒng)對大信號響應特性的優(yōu)劣可以通過負載躍變響應特性和輸入電壓躍變響應特性來判斷，負載躍變響應特性和輸入電壓躍變響應特性存在很強的連帶關系，負載躍變響應特性好，則輸入電壓躍變響應特性一定好。

對開關電源環(huán)路穩(wěn)定性判據(jù)的理論分析是很復雜的，這是因為傳遞函數(shù)隨著負載條件的改變而改變。各種不同線繞功率元器件的有效電感值通常會隨著負載電流而改變。此外，在考慮大信號瞬態(tài)的情況下，控制電路工作方式轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性工作方式，此時僅用線性分析將無法得到完整的狀態(tài)描述。下面詳細介紹通過對負載躍變瞬態(tài)響應波形分析來判斷開關電源環(huán)路穩(wěn)定性。

3 穩(wěn)定性測試

測試條件：

(1)無感電阻;

(2)負載變化幅度為10%~100%;

(3)負載開關頻率可調(diào)(在獲得同樣理想響應波形的條件下，開關頻率越高越好);

(4)限定負載開關電流變化率為5A/μs或者2A/μs，沒有聲明負載電流大小和變化率的瞬態(tài)響應曲線圖形無任何意義。

圖3(a)為瞬變負載波形。

圖3(b)為阻尼響應，控制環(huán)在瞬變邊緣之后帶有振蕩。說明擁有這種響應電源的增益裕度和相位裕度都很小，且只能在某些特定條件下才能穩(wěn)定。因此，要盡量避免這種類型的響應，補償網(wǎng)絡也應該調(diào)整在稍低的頻率下滑離。

圖3(c)為過阻尼響應，雖然比較穩(wěn)定，但是瞬態(tài)恢復性能并非最好。滑離頻率應該增大。

圖3(d)為理想響應波形，接近最優(yōu)情況，在絕大多數(shù)應用中，瞬態(tài)響應穩(wěn)定且性能優(yōu)良，增益裕度和相位裕度充足。

圖3 開關電源瞬態(tài)負載條件下的幾種類型