零點(diǎn)的電路形式如下,它就是一個(gè)低通濾波器;
低頻濾波電路
單零點(diǎn)的補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)方式以及Bode圖如下:
單零點(diǎn)電路以及Bode圖
為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的寬帶寬,通常在積分環(huán)節(jié)之后,總是要加幾個(gè)左半平面的單零點(diǎn)環(huán)節(jié)來提升系統(tǒng)環(huán)增益的相位,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通常這種左半平面零點(diǎn)在開關(guān)電源的補(bǔ)償電路中是不可缺少的。它的加入能提升開關(guān)電源這種系統(tǒng)的相位裕量,但會(huì)降低對(duì)高頻擾動(dòng)的抑制能力,因此在補(bǔ)償電路中,還要加上相同數(shù)量的左半平面單極點(diǎn)來增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)高頻擾動(dòng)的抑制能力。
左半平面的單零點(diǎn)環(huán)節(jié)除了會(huì)在開關(guān)電源的補(bǔ)償電路中出現(xiàn)以外,在開關(guān)電源的功率級(jí)傳遞函數(shù)中也會(huì)出現(xiàn)。例如DCDC功率變換器中因輸出濾波電容ESR所等效的左半平面單零點(diǎn)。這個(gè)功率級(jí)輸出濾波電容所引入的單零點(diǎn)位置,從小信號(hào)穩(wěn)定性考慮,宜低一點(diǎn),也即ESR應(yīng)大一點(diǎn);但從開關(guān)紋波考慮,則宜高一點(diǎn),也即ESR應(yīng)小一點(diǎn)。所以功率級(jí)中的輸出濾波電容選取應(yīng)根據(jù)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)要求進(jìn)行折中。
單極點(diǎn)補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)方式以及Bode圖如下:
單極點(diǎn)電路及Bode圖
其實(shí)我們可以把它看成一個(gè)等效的一階低通濾波器,該一階低通濾波器的轉(zhuǎn)折頻率即為其極點(diǎn)頻率。
為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的寬帶寬,通常在積分環(huán)節(jié)之后,先要加幾個(gè)左半平面單零點(diǎn)環(huán)節(jié)來提升系統(tǒng)環(huán)增益的相位,然后再加個(gè)左半平面單極點(diǎn)來提高系統(tǒng)康高頻擾動(dòng)的能力。所以這種左半平面單極點(diǎn)在開關(guān)電源的補(bǔ)償電路中是不可缺少的。它的加入能大大提高開關(guān)電源這種系統(tǒng)的抗干擾能力。但左半平面的單極點(diǎn)環(huán)節(jié)并不是越多越好,在采用光耦隔離的開關(guān)電源中,由于光耦的延遲效應(yīng),在光耦電路中往往也會(huì)引入一個(gè)等效的左半平面極點(diǎn),這個(gè)極點(diǎn)的位置與所用的光耦有關(guān),正是由于光耦的這種特性,使得采用光耦隔離的開關(guān)電源,所能實(shí)現(xiàn)的帶寬比非隔離開關(guān)電源所能實(shí)現(xiàn)的帶寬要低很多。
雙極點(diǎn)的電路形式如下:
雙極點(diǎn)LC電路
雙極點(diǎn)環(huán)節(jié)一般只出現(xiàn)在開關(guān)電源的功率級(jí)小信號(hào)傳遞函數(shù)中,從物理意義上,可以把它理解為一個(gè)二階低通濾波環(huán)節(jié),由于功率變換器要實(shí)現(xiàn)輸出電壓的低開關(guān)紋波,所以這個(gè)環(huán)節(jié)的雙極點(diǎn)頻率要低很多,它由功率變換器的開關(guān)頻率、輸出濾波電感、輸出濾波電容及其ESR決定。正式因?yàn)槎鄶?shù)功率變換器在CCM下都有這個(gè)雙極點(diǎn)環(huán)節(jié),所以在用電壓型控制的開關(guān)電源中,為了能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)的無靜態(tài)誤差,必須在補(bǔ)償方案中先用一個(gè)積分環(huán)節(jié)(引入零頻率極點(diǎn),提高低頻增益),加上積分環(huán)節(jié)后,系統(tǒng)環(huán)增益的最大相位就可能滯后-270度,為了實(shí)現(xiàn)足夠的帶寬,就要再在補(bǔ)償器的合適頻段中,加上兩個(gè)左半平面的單零點(diǎn),來提升開環(huán)增益的相位,單所加的零點(diǎn)會(huì)帶來電源抗干擾能力的降低,因此還得在零點(diǎn)之后再加一個(gè)左半平面的單極點(diǎn)來保證開環(huán)增益對(duì)高頻擾動(dòng)所需要的抑制能力。由此可以看出,對(duì)于一個(gè)具有二階雙極點(diǎn)的功率變換器,在采用電壓型控制模式時(shí),它的補(bǔ)償器可以選擇為具有下列傳遞函數(shù)的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
單零點(diǎn)雙極點(diǎn)補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)以及Bode圖如下:
單零點(diǎn)雙極點(diǎn)電路及Bode圖
單零點(diǎn)雙極點(diǎn)一般適用于功率部分只有一個(gè)極點(diǎn)補(bǔ)償。如:所有電流型控制和非連續(xù)方式電壓型控制。零點(diǎn)越低,相位提升越明顯,但低頻增益也越低;極點(diǎn)的選取一般時(shí)用來抵消ESR零點(diǎn)或RHZ零點(diǎn)引起的增益升高,保證增益裕度。
雙零點(diǎn)三極點(diǎn)補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)以及Bode圖:
雙零點(diǎn)三極點(diǎn)電路及Bode圖