BUCK開關(guān)電源的環(huán)路分析(一)

上一篇我們探討了BUCK的輸出在開環(huán)和閉環(huán)條件下的輸出情況。這一篇，在上一篇的基礎(chǔ)上繼續(xù)探討B(tài)UCK的環(huán)路問題。

使用PSIM軟件，我們可以通過其AC掃描功能得到目標(biāo)電路的交流特性。PSIM的AC掃描可以直接得出伯德圖，方便我們直接觀察，而無需進(jìn)行復(fù)雜的傳遞函數(shù)運(yùn)算。

使用方法：點(diǎn)擊View → Library Browser可以得到以下對(duì)話框，在Find框中寫入“AC”，在搜索結(jié)果中選擇AC Sweep Probe和AC Sweep到原理圖中。

好了，介紹了AC掃描需要的器件的獲取方法，下面我們開始進(jìn)行BUCK的AC掃描分析。我們先看主功率拓?fù)洳糠珠_環(huán)的AC掃描。

掃描結(jié)果如下：

從此伯德圖中，我們可以看出，在主功率拓?fù)溟_環(huán)裸跑情況下，穿越頻率為1kHz左右，此時(shí)的相位為-128°。下面我們開始加入環(huán)路控制設(shè)計(jì)。

對(duì)于開關(guān)頻率為100kHz的開關(guān)電源系統(tǒng)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們一般設(shè)置穿越頻率為開關(guān)頻率的1/10 ~ 1/20，這里我們選擇穿越頻率為開關(guān)頻率的1/20，即5kHz。

上一篇我們?cè)O(shè)計(jì)的二階響應(yīng)的CCM電壓模式工作的BUCK開關(guān)電源，適合于其環(huán)路補(bǔ)償?shù)臑?a href="http://www.ttokpm.com/tags/放大器/" target="_blank">放大器類型三。放大器類型三的模型如下：

放大器類型三有3個(gè)極點(diǎn)以及2個(gè)零點(diǎn)：

fp0為原點(diǎn)處的極點(diǎn)，在此之前應(yīng)放置一個(gè)零點(diǎn)，以抵消增益和相位的衰減，在fp0附近再放置一個(gè)零點(diǎn)，提升增益和相位，使低頻處增益夠大，使低頻紋波衰減到足夠小，除此之外，還能使穿越頻率處有足夠的相位裕量；在設(shè)置的穿越頻率的1/2附近放置一個(gè)極點(diǎn)，開始降低增，使得能在設(shè)計(jì)的穿越頻率處增益降至0dB，再在穿越頻率處放置一個(gè)極點(diǎn)使增益加快衰減速度，降低高頻噪聲影響。

通過上述環(huán)路設(shè)計(jì)思想，我們?nèi)∪缦颅h(huán)路參數(shù)：

可得環(huán)路補(bǔ)償相位如下所示：

補(bǔ)償后的環(huán)路加入拓?fù)洌?/p>

AC掃描后得到如下伯德圖：

從該伯德圖可以看到，實(shí)際穿越頻率為5.7kHz左右，相位裕量約40°。

輸入電壓改變:12V→24V→14V，輸出響應(yīng)如下：

輸出負(fù)載變化：0.2A→2A→1A，輸出響應(yīng)如下：

以上是通過觀察主功率拓?fù)溟_環(huán)裸跑得到的伯德圖特點(diǎn)，然后手動(dòng)放置零極點(diǎn)得到相應(yīng)的增益和相位得到的環(huán)路補(bǔ)償，這種方法要多次試湊，比價(jià)費(fèi)時(shí)。下一篇我將介紹一種通過公式直接計(jì)算出環(huán)路的參數(shù)的方法。