Tại sao chúng ta bù bộ điều khiển PWM?

Tôi đã nghiên cứu các nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi trong một thời gian. Tôi đã hiểu nguyên lý làm việc của một số cấu trúc liên kết phổ biến Nhưng có một chi tiết trong cấu trúc mạch điều khiển mà tôi vẫn không hiểu. Chúng tôi sử dụng $R_c$ và để "bù" phản hồi điện áp. Nhưng tại sao? Tôi đã thấy nhiều mẫu thiết kế thực tế trong bảng dữ liệu IC của bộ điều khiển PWM. Hầu như tất cả chúng bao gồm kỹ thuật bù RC này. Nhưng không ai trong số họ đề cập đến cách chọn giá trị của và . Tại sao chúng ta cần một khoản bồi thường như vậy và làm thế nào để chúng ta xác định các giá trị của các yếu tố này?$C_c$$R_c$$C_c$

Đó là lý thuyết điều khiển và phản hồi cơ bản. Cảm ơn ông Lyapunov , ông Black và ông Nyquist .

Hãy xem xét rằng mọi người ở khắp mọi nơi luôn muốn đầu ra của nguồn cung cấp điện của họ chỉ có điện áp phù hợp, không có vấn đề gì. Làm thế nào để quản lý điều đó? Cách tốt nhất mà chúng tôi biết là sử dụng thông tin phản hồi.

Cho một mẫu điện áp đầu ra và dòng điện trở lại để so sánh với một số tiêu chuẩn tham chiếu. Vì thông tin phản hồi là âm hoặc do chênh lệch được lấy giữa đại lượng đầu ra và tham chiếu, nên thu được tín hiệu lỗi.

Trong mạch ví dụ của bạn, sự khác biệt giữa Vref và Vfb được lấy trong Error Amp để lấy Verr. Để có độ chính xác tốt nhất, Verr cần được giảm thiểu, do đó, amp amp cũng áp dụng mức tăng, mức tăng nhiều, càng nhiều càng tốt.

Nó giống như tình huống trên mặt đất ảo với OpAmp. OpAmp có rất nhiều mức tăng, đầu ra của nó được đưa trở lại đầu vào theo cách tiêu cực và sự khác biệt giữa đầu vào tích cực và đầu vào tiêu cực gần như bằng không. Nếu OpAmp là lý tưởng với mức tăng vô hạn, sự khác biệt giữa các đầu vào bằng không. Cùng một ý tưởng cơ bản với bộ điều khiển PWM, mặc dù có thêm các giai đoạn. Theo ý tưởng này, bạn chỉ cần tăng vô hạn và băng thông trong amp lỗi (và mọi thứ khác) để đạt được những gì mọi người ở mọi nơi muốn mọi lúc.

Băng thông vô hạn? Dừng ở đây

Nếu tất cả các giai đoạn của vòng lặp có băng thông vô hạn, thì đó sẽ là tất cả. Không cần bồi thường. Nhưng, có giới hạn băng thông ở khắp mọi nơi.

Đầu tiên, có tần số Nyquist của lấy mẫu PWM. Do lấy mẫu một lần trên mỗi chu kỳ PWM mức tăng và pha của bộ điều biến công suất, tất cả những thứ trong sơ đồ của bạn giữa đầu ra amp lỗi và đầu vào bộ lọc đầu ra, sẽ sụp đổ như một khối gạch đi qua một vách đá ở tần số Nyquist.

Sau đó, vì chức năng cung cấp năng lượng chuyển đổi theo thời gian lấy mẫu các điện áp khác nhau, ít nhất là Vin và Vin Rtn, đầu ra thô của nó là loại gập ghềnh và được lọc để được làm mịn. Bộ lọc luôn cung cấp ít nhất 2, đôi khi nhiều hơn và thường là các cực phức tạp. (Một số người sẽ nói rằng điều khiển chế độ hiện tại được điều khiển bằng một trong hai cực, nhưng thực sự nó chỉ được di chuyển ra ngoài để bạn không thực sự quan tâm đến nó.) Hai cực cộng cung cấp 180 độ mất pha, với mức âm thông tin phản hồi và rất nhiều lợi ích sẽ làm cho một bộ dao động tuyệt vời.

Chúng ta vẫn cần rất nhiều mức tăng vòng lặp, đặc biệt là ở tần số thấp để xử lý lỗi đầu ra và gợn sóng chính, nhưng làm thế nào để xử lý tất cả sự dịch pha đó khi tần số tăng? Tạo một tích hợp của vòng lặp. Bằng cách đó, mức tăng cao nhất ở DC, nhưng giảm 20dB mỗi thập kỷ, chỉ thêm 90 độ dịch pha ở tần số cao hơn. Cuối cùng, nhiều cực xuất hiện hơn, do đó mức tăng vòng lặp được điều chỉnh để có mức tăng tổng thể nhỏ hơn 0dB sau đó.

Hầu hết những gì cần thiết để biến vòng lặp thành một bộ tích hợp được thực hiện bởi Error amp và nó bù lại. Trường hợp đơn giản nhất sẽ có bù cho một cực, một dạng trong sơ đồ của bạn với và . Loại bù này hoạt động khá tốt đối với các vòng lặp với điều khiển chế độ hiện tại và Flybacks không liên tục, sẽ có cực chi phối ở nắp và bộ lọc đầu ra ( ~ ). Trong trường hợp này, và được chọn để che cực đó và để đặt mức tăng amp lỗi thành 0dB trước khi bất kỳ cực nào khác xuất hiện.$R_c$$C_c$$f$$\frac{1}{2\pi R_o C_o}$$R_c$$C_c$

Điều này hiếm khi được thực hiện bằng thử nghiệm và lỗi, vì có vô số cách để làm rối vòng lặp và chỉ có một số cách để làm cho nó thực sự đúng.

$R_c$$C_c$$R_c$$C_c$

Có những câu hỏi trên trang web này có liên quan, đây là một cặp:

ổn định có điều kiện

Điều khiển chuyển đổi tăng cường lý thuyết

Đây là một từ TI về amps đền bù .

Nếu bạn nhìn vào hệ số khuếch đại vòng hở của hệ thống, bạn sẽ thấy rằng việc đóng vòng lặp sẽ khiến hệ thống tự dao động mà không sử dụng các thành phần bù thích hợp.

Hãy tưởng tượng Vfb không được kết nối lại với amp lỗi mà thay vào đó bạn đã theo dõi nó trên phạm vi O. Đặt đầu vào + trên amp lỗi thành một số giá trị dc bắt buộc và thay thế Vref bằng đầu vào dao động.

Loại bỏ các thành phần bù.

Quét đầu vào từ DC lên đến vài MHz và xem tín hiệu Vfb vòng hở. Những gì bạn nhận thấy là có mức tăng cao ở tần số thấp và điều này sẽ nhỏ hơn khi tần số tăng. Bạn cũng thấy tín hiệu thay đổi pha và ở một số tần số cao, tín hiệu Vfb cuối cùng sẽ chuyển pha sao cho nếu Vfb được kết nối sẽ có phản hồi dương và toàn bộ mạch sẽ trở thành bộ tạo dao động.

Mạch bù ở đó để ngăn chặn sự dịch pha đó hoặc làm cho mức tăng của vòng hở mở nhỏ hơn sự thống nhất tại điểm khi tín hiệu không dịch pha.

Điều này ổn định hệ thống.

Làm thế nào để bạn chọn chúng? Có thể là thử nghiệm và sai sót trong nhiều trường hợp vì nó có thể nhanh hơn làm toán.