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开关电源(Buck电路)的小信号模型及环路设计

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标签: 开关电源Buck电路

设计一个具有良好动态和静态性能的开关电源时,控制环路的设计是很重要的一个部分。而环路的设计与主电路的拓扑和参数有极大关系。为了进行稳定性分析,有必要建立开关电源完整的小信号数学模型。在频域模型下,波特图提供了一种简单方便的工程分析方法,可用来进行环路增益的计算和稳定性分析。由于开关电源本质上是一个非线性的控制对象,因此,用解析的办法建模只能近似建立其在稳态时的小信号扰动模型,而用该模型来解释大范围的扰动(例如启动过程和负载剧烈变化过程)并不完全准确。好在开关电源一般工作在稳态,实践表明,依据小信号扰动模型设计出的控制电路,配合软启动电路、限流电路、钳位电路和其他辅助部分后,完全能使开关电源的性能满足要求。开关电源一般采用Buck电路,工作在定频PWM控制方式,本文以此为基础进行分析。采用其他拓扑的开关电源分析方法类似。

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