一種開關電源穩定性設計方案(2)

2012年04月19日 11:33 來源：本站整理 作者：秩名我要評論(0)

波特圖對應于小信號(理論上的小信號是無限小的)擾動時系統的響應;但是如果擾動很大，系統的響應可能不是由反饋的線性部分決定的，而可能是由非線性部分決定的，如運放的壓擺率、增益帶寬或者電路中可能達到的最小、最大占空比等。當這些因素影響系統響應時，原來的系統就會表現為非線性，而且傳遞函數的方法就不能繼續使用了。因此，雖然小信號穩定是必須滿足的，但還不足以保證電源的穩定工作。因此，在設計電源環路補償時，不但要考慮信號電源系統的響應特性，還要處理好電源系統的大信號響應特性。電源系統對大信號響應特性的優劣可以通過負載躍變響應特性和輸入電壓躍變響應特性來判斷，負載躍變響應特性和輸入電壓躍變響應特性存在很強的連帶關系，負載躍變響應特性好，則輸入電壓躍變響應特性一定好。

對開關電源環路穩定性判據的理論分析是很復雜的，這是因為傳遞函數隨著負載條件的改變而改變。各種不同線繞功率元器件的有效電感值通常會隨著負載電流而改變。此外，在考慮大信號瞬態的情況下，控制電路工作方式轉變為非線性工作方式，此時僅用線性分析將無法得到完整的狀態描述。下面詳細介紹通過對負載躍變瞬態響應波形分析來判斷開關電源環路穩定性。

3 穩定性測試

測試條件：

(1)無感電阻;

(2)負載變化幅度為10%~100%;

(3)負載開關頻率可調(在獲得同樣理想響應波形的條件下，開關頻率越高越好);

(4)限定負載開關電流變化率為5A/μs或者2A/μs，沒有聲明負載電流大小和變化率的瞬態響應曲線圖形無任何意義。

圖3(a)為瞬變負載波形。

圖3(b)為阻尼響應，控制環在瞬變邊緣之后帶有振蕩。說明擁有這種響應電源的增益裕度和相位裕度都很小，且只能在某些特定條件下才能穩定。因此，要盡量避免這種類型的響應，補償網絡也應該調整在稍低的頻率下滑離。

圖3(c)為過阻尼響應，雖然比較穩定，但是瞬態恢復性能并非最好?；x頻率應該增大。

圖3(d)為理想響應波形，接近最優情況，在絕大多數應用中，瞬態響應穩定且性能優良，增益裕度和相位裕度充足。

圖3 開關電源瞬態負載條件下的幾種類型