一、背景
儲(chǔ)能電源通過電能轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ),把電能保存起來,以便在需要的時(shí)候釋放出來供電使用的設(shè)備。根據(jù)其電性質(zhì),儲(chǔ)能電源可以分為直流儲(chǔ)能電源和交流儲(chǔ)能電源兩種類型。直流儲(chǔ)能電源即開關(guān)電源,開關(guān)電源總是用閉環(huán)負(fù)反饋來改善開環(huán)系統(tǒng)之響應(yīng),達(dá)到所期望的電源調(diào)整率,負(fù)載調(diào)整率,動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求。系統(tǒng)基本上由誤差放大,PWM和電源開關(guān)回路,輸出濾波器三個(gè)主要部分所構(gòu)成。
二、潛在風(fēng)險(xiǎn)
開關(guān)電源的穩(wěn)定性會(huì)受到輸入電源、輸出負(fù)載和溫度的影響。其他會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的各種因素如:元件在長(zhǎng)期工作后公差變大,不當(dāng)?shù)妮斎霝V波器,輸出負(fù)載電容,開關(guān)的雜訊也會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。
對(duì)于開關(guān)電源設(shè)計(jì)工程師來說,尷尬的莫過于在線路設(shè)計(jì)完成,投入生產(chǎn)并把貨交到客戶手上之后,發(fā)現(xiàn)他設(shè)計(jì)的開關(guān)電源,是不穩(wěn)定的,造成必須回收大量已經(jīng)商品化的產(chǎn)品(例如復(fù)印機(jī))。
如果用幾小時(shí)去做反饋回路波德圖分析(Bode)。提早作分析可以避免潛在的將產(chǎn)品從市場(chǎng)上回收和設(shè)計(jì)變更的危險(xiǎn)。
三、電源穩(wěn)定性分析
研發(fā),設(shè)計(jì),和品保工程師必須測(cè)定閉回路增益裕量度和相位裕量度,以掌握開關(guān)電源(SMPS)、不間斷電源(UPS)等產(chǎn)品其的控制回路的穩(wěn)定度。
反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)影響到很多參數(shù),如調(diào)整率,穩(wěn)定度,及瞬態(tài)響應(yīng)等。開關(guān)電源穩(wěn)定性驗(yàn)證,必須包含輸出電壓電流在不同的負(fù)載件下仍能符合兩項(xiàng)原則的要求。
四、反饋回路穩(wěn)定性分析方法
1、時(shí)域分析:
(1)跳載(階躍,load switching),瞬時(shí)加減載觀察暫態(tài)響應(yīng)
(2)注入方波,注入方波信號(hào)觀察輸出波形試誤(trial-and-error)
2、頻域分析:
(1)仿真(Spice),以計(jì)算機(jī)模擬出波特圖觀察增益相位余量
(2)頻響分析(FRA),是以掃頻信號(hào)方式真實(shí)量測(cè)環(huán)路中的增益相位余量及波特圖分析