一种确定buck电路电压环带宽的方法
这里的电压环带宽,反应的是电压环响应指令能力。即输出电压跟踪指令电压的能力。
指令响应能力需要有一个指标来衡量,例如用输入阶跃指令来看输出的上升、超调等
或者用输入正弦指令看输出正弦分量与指令的幅度差和相位差,这就是我们说的带宽。
在DCDC功率变换器中,输出是直流量,好像没法用带宽去评价他的电压环响应你能力。
其实是可以的,在实际电路中,指令电压是个恒定值,输出电压就等于这个指令电压。
如果我想在看输出电压对指令的响应能力,可以在指令电压上叠加一个正弦指令Asin(wt),其中A比较小如1伏,w逐渐增加。
这样,输出电压中,除了有以前的直流电压,还会包含交流电压,随着w的增加,输出交流分量会在某个频率开始,幅值小于A,相位滞后于Asin(wt)。此时对应的频率基本就是电压环的带宽。
以徐德鸿老师那本书里面的buck电路仿真来说明带宽测试方法:
正常运行时,断开Asin(wt)信号,输出电压如下图1:
图1 断开Asin(wt)时候的波形,黄色为输出电压,红色为12+Asin(wt),此时指令电压是12V,输出经过暂态后也是12V.
接入Asin(wt),幅值0.1,频率100HZ,波形如图2所示。
图2 红色是指令电压,黄色是输出电压,稳态后可以看出,输出电压准确跟踪指令电压。
增加频率到600hz,如下图3,看着基本也能跟上
图3 红色为指令,黄色为输出电压
1500hz的时候,如下图4所示,已经开始力不从心了,黄色的输出波形有点跟不上指令了谐波开始变得比较明显
图4
1750hz,如下图5所示,此时黄色的输出电压已经跟不住指令的变化了。此时可认为电压环的带宽大约是1700HZ
图5
上面是用一个幅值较小,频率变化的指令正弦信号来测量带宽的,这种方法在实际的buck模块电路中也可以通过实验测得。
具有比较实际的应用价值。但是注意测量的指令信号幅度不要太大了,不然就不是小信号注入了。因为我们的控制器是用小信号,线性化建模的,在稳态期间注入小信号,管用,如果注入大信号就不怎么管用了,大信号注入测量的带宽应该会远远小于小信号注入测量的。
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