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反馈带宽(kHz) 相角裕量(degree) 增益裕度(db) 40o 10db 9kHz 良好的幅频特性新对应于良好的稳定性和快速的动态响应: 相角裕量大于50o 增益裕度大于15db 带宽大于20 kHz DC/DC模块电源的反馈电路和设计方法 黄贵松 台达上海电力电子设计中心 2004/6/23 反馈电路(feedback loop)的基本概念: 闭环控制和负反馈 拉普拉斯变换和传递函数 波特图(Bode Curve) 稳定性判据 波特图的测试 基本电路的传递函数 反馈回路的设计 自动控系统的基本形式: 控制器 被控对象 输入量 控制量 输出量 开环控制系统 控制器 被控对象 输入量 控制量 输出量 闭环控制系统 误差量 反馈环节 反馈量 + - 自动控系统的基本形式: 控制器1 被控对象 输入量 控制量 输出量 双环控制系统 误差量 反馈环节 反馈量 + - 控制器2 + - 反馈环节 输入量1 误差量1 内环反馈 输出量 Vo 输入量 反馈量 控制量 Ve 控制量 If 控制量 D 内环 反馈量 内环 输入量 Small Signal Analysis and Transfer Function PI Controller Optic Coupler PWM Power Stage Modeling DC/DC Converter with Small signal Analysis 自动控制系统需分析解决的问题: 稳定性:稳定性问题是任一自动控制系统能否实际应用的必要条件,自动控制理论应给出影响稳定性的因数,并给出各种因数引起稳定或不稳定的范围。 稳态响应:即在稳态情况下,控制系统控制的准确程度,以及控制系统对各种干扰的抑制能力。 动态响应:当输入量改变或者有干扰引入后,控制系统以多快以及怎样的方式达到新的稳定状态。 自动控制系统的数学描述: 变换环节 c(t) r(t) 常微分方程描述: 拉普拉斯变换: 当 时拉普拉斯变换即为傅立叶变换 自动控制系统的数学描述: 变换环节 r(t) c(t) 自动控制系统的数学描述: G(s) R(s) C(s) G1(s) R(s) C(s) G2(s) G2(s) R(s) C(s) G1(s) + - R1(s) 自动控制系统的数学描述: 传递函数G(s):所有控制系统的传递函数均为一有理多项分式, 其中s为复数。 传递函数G(s)的零点:即复数方程 的根,即使G(s)为零的s的取值。 传递函数G(s)的极点:即复数方程 的根,即使G(s)为无穷大的s的取值。 G(s) R(s) C(s) 反馈系统的稳定性分析: G2(s) R(s) C(s) G1(s) + - R1(s) G(s)=G1(s)G2(s) 称为反馈回路的开环传递函数,可以通过分析G(s)的行为来考察反馈回路的稳定性,即当G(s)=-1或接近-1时系统将变得不稳定. 开环传递函数的幅频特性(波特图): 反馈带宽(kHz) 相角裕量(degree) 增益裕度(db) 40o 10db 9kHz 开环传递函数稳定性判据: 相位在低频段趋向于180度(即保证系统是负反馈系统)。 在增益大于0的区间,相位必须大于0度。 在相位等于或接近0度时, 增益必须小于0。 开环传递函数的幅频特性的测量: G2(s) R(s) C(s) G1(s) + - R1(s) 如何测得开环传递函数G(s)=G1(s)G2(s)? G2(s) R(s) C(s) G1(s) + - R1(s) A B A B f 网络分析仪 G(s)=A(s)/B(s) A/B 输出量 Vo 输入量 反馈量 控制量 Ve 控制量 If 控制量 D 内环 反馈量 内环 输入量 B A Source 常见电路的传递函数: R C L 复祖抗 传递函数 常见电路的传递函数: R C Ui Uo 一階極點 常见电路的传递函数: C Ui Uo R2 R1 一階極點 一階零點 常见电路的传递函数: C Ui Uo L R 二階極點 光耦电路的传递函数: ton: 1~5us toff: 5~10us CTR=Ic/If TL181 CTR:1~2 光耦电路的传递函数: 一階極點 积分器的传递函数: C Ui Uo R R1 Vref - + PI调节器的传递函数: C1 Ui Uo R2 R1 R3 Vref - + PI调节器的传递函数: C1 Ui Uo R2 R1 R3 Vref C2
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