BOSHIDA电源模块 电源基础知识 稳定性的定义
任何电源的首要目标是提供一个稳定、准确的输出电压,它不应该受备种变量的影响。可以通过建立一个高增益系统来实现输出电压跟随参考电压。具体实现是:检测输出电压,并将其反馈值与参考值进行比较,从而生成误差信号。系统的高增益会迫使误差为零(或者至少足够接近零)。
但是,要确保整个系统保持稳定仍然是一个挑战,因为我们现在遇到的是一个闭环、高增益的系统,它能对任何内部或外部的扰动做出响应,并可能存在大的破坏性的偏移,如图 6.1所示。
扰动将以带宽的速度在系统中来回出现,并且在内部反馈的作用下,其幅度将随着每个周期迅速增加或衰减。响应将取决于其幅度是否回到最开始的位置,其值是变大还是变小,并且相位是增加还是减少。基于这个原因,我们通过增益和相位测量来量化稳定性的定义。请注意,我们对信号的增大(增益大于1)和减小(增益小于 1)都使用同一个术语“增益”来描述。
事实上,一个不稳定系统的响应不可能真正无限地增加,因为实际的电源都有限制。开关电源只能在0到100%占空比之间改变PWM,但这仍然可能导致某种类型的故障。虽然开关电源不是一个线性系统,我们仍可以用线性小信号分析来定义其稳定性,主要原因是系统在开关频率时是非线性的。在低频下,应用状态空间平均法来平均电路元件的贡献,在大信号工作点附近使用小信号分析仍是有效的方法:一个好的反馈系统,一个必要条件是具有小信号稳定,但这不是唯一的标准,同时也必须保证大信号极限下的性能。
审核编辑黄宇
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