9.2 负反馈对网络传递函数的影响 我们已经知道了如何推导开关变换器的交流小信号传递函数.例如,buck变换器的等效电路模型可以表示为图9.3所示.这个等效电路包含三个独立输入:控制输入变量\(\hat{d}\),输入电压变量\(\hat{v}_{g}\),以及负载电流变量\(\hat{i}_{load}\).那么输出电压变量\(\hat{v}\)可以表示为上述三个变量的线性组合,也就是: \[\hat{v}(s)=G_{vd}(s)\hat{d}(s)+G_{vg}(s)\hat{v}_{g}…

8.5 交流传递函数以及阻抗的测量 测量原型变换器和变换器系统的传递函数是非常好的工程实践过程.这样的实践可以验证系统是否被正确地建模和设计.此外,通过测量单个电路元件的端阻抗来表征其特性也是非常有用的. 小信号交流的幅值和相位的测量可以使用一种被称为网路分析仪或频率分析仪的设备.基本的网络分析仪的关键输入和输出如图8.60所示.网络分析仪提供幅值和频率可控的正弦输出电压\(\hat{v}_{z}\).该信号可以注入到带测量系统的任何期望位置.网络分析仪也可以有两个或多个输入,\(\hat{v}…

8.4 变换器传递函数的图形化构建 第7章推导出的buck变换器小信号等效电路模型在图8.55中再次给出.让我们用上一节的图解方法来构造该变换器的传递函数和端阻抗. Fig. 8.55 Small-signal model of the buck converter, with input impedance Zin(s) and output impedance Zout(s) explicitly defined 输出阻抗\(Z_{out}(s)\)可以通过将\(\hat{d}(s)\)和\…

8.3 阻抗和传递函数图形的构建 通常,我们可以通过观察来绘制近似的bode图,这样没有大量混乱的代数和不可避免的有关代数错误.使用这种方法可以对电路运行有较好的了解.在各种频率下哪些元件主导电路的响应变得很明显,同时合适的近似变得显而易见.近似转折频率和渐近线的解析表达式就可以直接得到.复杂网络的阻抗和传递函数也可以容易构建.因此,可以获得对电路的较好了解,方便设计的工程师修改电路,来获得所需的频率响应. 图形构造方法,也称为"在图形上做代数",其涉及到使用一些简单的规则来组合阻抗和…

8.0 序 工程设计过程主要包括以下几个过程: 1.定义规格与其他设计目标 2.提出一个电路.这是一个创造性的过程,需要利用工程师的实际见识和经验. 3.对电路进行建模.变换器的功率级建模方法已经在第7章给出.系统各元件和其他部分通常使用供应商提供的数据进行建模. 4.对电路进行面向设计的分析.这就涉及到了方程的建立,这些方程可以通过选择不同的元素值从而满足设计规格和设计目标.此外,工程师有必要对电路特性有更多的了解和物理角度的见解,从而可以通过向电路中添加元件或更改电路的连接改进设计. 5.模…

1.1 功率处理概论 电力电子领域关注的是利用电子设备对电力进行处理[1–7].如图1.1所示,其中关键部件就是开关变换器.通常,开关变换器包含电源输入和控制输入端口以及电源输出端口.原始输入功率按控制输入指定的方式进行处理,产生相应的条件输出功率.其可以执行以下几个基本功能之一[2].在DC-DC变换器中,直流输入电压被转换为具有更大或更小幅值的直流输出电压,也可能具有相反的极性,或者具有输入和输出参考地的隔离.在AC-DC整流器中,交流输入电压被整流,产生直流输出电压.可以控制直流输出电压和…

7.3 脉冲宽度调制器建模 我们现在已经达成了本章开始的目标,为图7.1推导了一个有效的等效电路模型.但仍存在一个细节,对脉冲宽度调制(PWM)环节进行建模.如图7.1所示的脉冲宽度调制器可以产生一个能够控制功率晶体管开关或导通的逻辑信号\(\delta(t)\).该逻辑信号\(\delta(t)\)是周期性的,且其频率为\(f_{s}\),占空比为\(d(t)\).脉冲宽度调制器的输入是一个模拟控制信号\(v_{c}(t)\).脉冲宽度调制器的功能为产生一个正比于模拟控制电压\(v_{c}(t…

9.6 环路增益的测量 测量原型反馈系统的环路增益是一个非常好的工程实践.这种实践的目的是验证系统是否被正确地建模.如果是的,那么已经应用了良好控制器设计的系统,其特性将满足相关瞬态过冲(相角裕度),干扰抑制,直流电压输出等方面的期望.不幸的是,总有一些原因导致实际系统与理论模型不同.可能会出现原始系统中无法解释的现象,并且严重影响系统的特性.可能存在噪声和电磁干扰(EMI),这会导致系统传递函数以意想不到的方式偏移. 因此,让我们来考虑图9.46所示反馈系统的环路增益\(T(s)\)的测量.我…

9.3 关键项\(1/(1+T)\)和\(T/(1+T)\)以及闭环传递函数的构建 从式(9.4)到(9.9)的传递函数可以很容易的由图形代数方法进行构建.假设我们已经分析了反馈系统模块,并且已经画出了\(||T(s)||\)的bode图.举一个具体的例子,假设结果为图9.5所示,其中\(T(s)\)为: \[T(s)=T_{0} \cfrac{(1+\cfrac{s}{\omega_{z}})}{(1+\cfrac{s}{Q\omega_{p1}}+(\cfrac{s}{\omega_{p1}…

7.4 规范电路模型 在讨论了推导开关变换器交流等效电路模型的几种方法后,让我们先停下来,说明下这些结果.所有的在 CCM下以PWM工作的DC-DC变换器都具有相似的基本功能.首先,他们在理想情况下,以100%效率对电压或者电流等级进行转换.其次,他们包含对波形的低通滤波器.尽管必须滤除高频开关纹波,但这种滤波也会影响到低频电压和电流的变化.第三,可以通过占空比的变化来控制变换器的波形. 我们期望具有相似物理特性的变换器具有相似的等效电路结构.因此,我们可以定义一个规范电路模型,来正确说明所有这…