開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(五)

大家好，這里是大話硬件。

經(jīng)過(guò)前面4篇文章的梳理，估計(jì)很多人已經(jīng)等不及了，什么時(shí)候可以開始環(huán)路的分析。為了盡快進(jìn)入到大家關(guān)心的部分，這一講我們正式進(jìn)入環(huán)路分析的第一部分——傳遞函數(shù)。

傳遞函數(shù)，簡(jiǎn)單的理解就是輸入和輸出之間的關(guān)系。為了方便我們僅僅對(duì)開關(guān)電源傳遞函數(shù)進(jìn)行分析，傳遞函數(shù)的其他細(xì)節(jié)這里不做展開，我們只需要知道傳遞函數(shù)所表達(dá)的含義就行。

1.為什么要研究傳遞函數(shù)?

很多人可能會(huì)有疑問(wèn)，研究環(huán)路穩(wěn)定性研究傳遞函數(shù)干嘛，為什么要研究傳遞函數(shù)?

可以這樣理解，通過(guò)傳遞函數(shù)可以知道這個(gè)系統(tǒng)對(duì)不同頻率信號(hào)響應(yīng)，而這些響應(yīng)通過(guò)畫出傳遞函數(shù)的波特圖又能知道傳遞函數(shù)在某點(diǎn)頻率的相位和增益。一個(gè)系統(tǒng)要穩(wěn)定可靠，那就需要一定的相位裕度和增益裕度。所以呢，傳遞函數(shù)是我們用來(lái)分析開關(guān)電源環(huán)路是否穩(wěn)定的工具。

從上面這個(gè)邏輯框圖可以看出，只有傳遞函數(shù)可以將環(huán)路是否穩(wěn)定不用儀器測(cè)量，單獨(dú)靠計(jì)算就能得出結(jié)果的手段。

舉個(gè)例子，在公司評(píng)定一個(gè)研發(fā)人員的技能水平的高低。這個(gè)比較抽象，但是公司有一套任職的機(jī)制，你符合這個(gè)機(jī)制，就能做對(duì)應(yīng)的事，所以要把技能和崗位之間建立起聯(lián)系就需要一個(gè)可以操作的，可以看得到的行為，那就是任職評(píng)審。

同理，開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定是否，我沒(méi)法用眼睛看出來(lái)，除非是用儀器測(cè)試，但是我在不測(cè)試的情況下，判斷是否穩(wěn)定就需要計(jì)算整個(gè)傳遞函數(shù)的增益和相位。而傳遞函數(shù)的波特圖剛好就能提供這兩個(gè)參數(shù)，因此，就需要研究傳遞函數(shù)。

2.如何求解傳遞函數(shù)?

根據(jù)定義求解傳遞函數(shù)非常簡(jiǎn)單，比如最簡(jiǎn)單的RC電路。

對(duì)單個(gè)簡(jiǎn)單的電路求傳遞函數(shù)在s域，使用電路基本定律就可以求解。分析這個(gè)電路是否穩(wěn)定也比較簡(jiǎn)單，直接分析它的波特圖，很明顯是穩(wěn)定的，這里就不做仿真了。

可是我們分析的開關(guān)電源并不是上面那么簡(jiǎn)單。電壓控制模式的框圖如下：

對(duì)于這樣復(fù)雜的系統(tǒng)顯然分析方法和前面的RC電路不一樣，那我們?cè)趺捶治瞿?

現(xiàn)在存在一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，內(nèi)部包含了很多個(gè)環(huán)節(jié)，類似我們的開關(guān)電源系統(tǒng)。

分析這樣復(fù)雜的系統(tǒng)有兩種方法：

第一種是把系統(tǒng)當(dāng)做黑盒處理，直接求解輸出和輸入的關(guān)系，這種思路在以前的學(xué)習(xí)中用的比較多，已知x點(diǎn)和y點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值，讓我們求解x和y的關(guān)系，我們通過(guò)假定x和y存在某種函數(shù)關(guān)系，代入數(shù)值就能解出他們之間關(guān)系的表達(dá)式。

另外一種方法是把系統(tǒng)當(dāng)做白盒處理，分析系統(tǒng)中每個(gè)部分，然后將每個(gè)部分進(jìn)行疊加，這種方法相對(duì)復(fù)雜，但也是解決問(wèn)題的一種思路。

因此，分析開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定性的精要所在就是求出開關(guān)電源系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，直接求解沒(méi)有思路，只能一級(jí)一級(jí)的求解，然后得到從輸入到輸出的傳遞函數(shù)。

針對(duì)上面的框圖，傳遞函數(shù)可以表示成：

3.開關(guān)電源傳遞函數(shù)

要求開關(guān)電源系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，需要先將整個(gè)系統(tǒng)劃分為幾個(gè)部分。按照上面分析的思路，求解每個(gè)部分的傳遞函數(shù)，整合就是最終的傳遞函數(shù)。

針對(duì)電壓控制模式的開關(guān)電源，我們按照電路的功能將其分為三個(gè)部分，分別是功率級(jí)，反饋級(jí)，控制級(jí)。下面的重點(diǎn)任務(wù)就是分析每個(gè)級(jí)的傳遞函數(shù)。這部分內(nèi)容將在下篇文章中進(jìn)行詳細(xì)的討論。