PDF《Switch Mode Power Supply》

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2009 SWJTU ? 电压模闭环控制原理图(开关模型) Qn Qp Vref Vc Out + - C Rf1 Rf2 Vg(t) C(s) R(s) R L Slope SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU ? 系统小信号框图 ----得到系统的闭环传递函数 SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU 令: 可以得到: 假设开环增益T趋近于无群大 则->

Vout跟随Vref!! Gvd(s)是功率级电路的特性,已经选定! Gc(s)就是我们要设计的补偿电路!! 开关电源的稳定性判断 1. 相位裕度:闭环系统中增益穿越频率 G(s)=0dB所对应的相位值 2. 相位余量: 在所有增益大于1(0dB) 时,相频特性上最靠近-360°的点 3. 增益裕度: 相位在-360°时所对应的增 益值 -360 -270 -180 -90

0 0 + - fcross fcross SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU ? TypeII补偿网络 --- PI补偿 传递函数: 波特图: SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU ? TypeIII补偿网络 --- PID补偿 传递函数: 波特图: 那补偿时到底 如何放置零极点? SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU 环路补偿K K K K因子算法在PSpice PSpice PSpice PSpice中的应用 1980年Dean Venalbe提出了k因子的概念.算法的思想是让零极点保持必 要的距离,通过预先设定的交越频率fc,并且在交越频率点得到设定的相 位裕度. 设计目标:带宽 5KHz 相位裕度 >

45° SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU ? TypeII补偿网络参数K因子设定法 假设已经零极点位置,求解相位: 三角运算: 得出: SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU PS: Gvd在fc时候对应的相移动: PM: fc时候设定的相位裕度 Boost: 需要提升的相位 Gfc: fc时Gvd增益 G: 补偿网络在fc时增益 反向推导: SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU ? 马上行动补偿我们的电路!!! ----测量我们的功率电路 PS=-172.6 ----Boost = PM-PS-90=45+172.6-90=127.6 Frequency 1.0Hz 10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz P(V(VOUT)) -200d -100d 0d SEL>

>

DB(V(VOUT)) -40

0 40 SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU ? TypeIII补偿网络参数K因子设定法 反向推导: SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU ? 可以开工了- ----让Pspcie自动完成!!! 1. 输出精度 2. 补偿参数 自动计算 3. 参数扫描 4. 瞬态分析 5. 与开关模 型的对比 SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU ? 验收我们的成果 ----负载扫描3.3Ω 10Ω 20Ω Frequency 1.0Hz 10Hz 100Hz 1.0KHz 10KHz 100KHz 1.0MHz P(V(Lgz:2)) 0d -200d 180d SEL>

>

DB(V(Lgz:2)) -100

0 100 SMPS Pspice Simulations

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2009 SWJTU ? 做瞬态分析,与开关模型对比!!! V2 TD =

0 TF = 0.05u PW = 0.05u PER = 2u V1 =

1 TR = 1.9u V2 =

3 I_tran1 pwl

0 0 3ms

0 3.002ms 2.5 5ms 2.5 5.002ms

0 R6 1k R7 1k vc

0 vout Vref2 pwl

0 2.5 vsw Vref1 pwl

0 0 10us 2.5

0 0

0 0

0 0

0 0

0 Rupper 30k V9 {C1} R2 {R2} E_2_0 value={v(vc)*v(d)*R/(R+Rc)} V12 {C3} Vg AC =

0 DC =

5 C1 {C1} V11 {R3} RL 20m V8 {C2} PARAMETERS: Rc = 50m R =

20 Rupper = 30k fc = 5k pm =

45 Gfc = 2.4 G = ={pwrs(10,(-Gfc/20))} ps = -172 Boost = {pm-ps-90} k = {pwrs(tan((boost/4+45)*pi/180),2)} C2 = {1/(2*pi*fc*G*Rupper)} C1 = {C2*(K-1)} R2 = {sqrt(k)/(2*pi*fc*C1)} R3 = {Rupper/(K-1)} C3 = {1/(2*pi*fc*sqrt(k)*R3)} V4 {Rupper} V6 {Boost} 0.5 U1 OPAMP + - OUT I_tran pwl

0 0 3ms

0 3.002ms 2.5 5ms 2.5 5.002ms

0 C3 {C3} G_0_1 value={i(l)*v(d)} Rlower 10k V7 {K} R {R} Rc {Rc} C 220uF V5 {G} L 10uH