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开关电源的相位裕量和带宽分析

发布时间:2021-05-24      点击次数:268
   开关电源是一种高频电能转换装置。其功能是将电压透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的拓扑指开关电源电路的构成形式。一般是根据输出地线与输入地线有无电气隔离,分为隔离及非隔离变换器。非隔离即输入端与输出端相通,没有隔离措施,常见的DC/DC变换器大多是这种类型。所谓隔离是指输入端与输出端在电路上不是直接联通的,使用隔离变压器通过电磁变换方式进行能量传递,输入端和输出端之间是完全电气隔离的。
  对于开关变换器来说,只有三种基本拓扑形式,即:
  1.Buck(降压);
  2.Boost(升压);
  3.Buck-Boost(升降压)。
  这三种基本拓扑形式,是电感的连接方式决定。若电感放置于输出端,则为Buck拓扑;电感放置于输入端,则是Boost拓扑。当电感连接到地时,就是Buck-Boost拓扑。
  开关电源的相位裕量和带宽(phase margin and bandwidth):
  相位裕量和带宽是很多公司都没有测试的项目(尤其是规模较小的公司受限于仪器),但是这却是个非常重要的测试项目。电源系统是否稳定,是否能长时间(3年或以上)有效工作,相位裕量和带宽可以在很大程度上说起了决定性的作用。很多公司完全依赖于电源芯片厂家给的参考设计方案里的推荐值,但是跟你的设计往往有不小的差异,这样会有很大的潜在风险。
  根据Nyquist定理对系统稳定性要求,规范要求一个闭环系统的相位裕量最少为60°,45-60°可以考虑为低限额要求。对于带宽,200-500K的开关电源的要求在10%-30%的开关频率。从开关电源的稳定性看带宽越低,电源越容易稳定。从开关电源的动态指标看,带宽越高电源的动态性能越好。
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