Компенсация с двумя полюсами и двумя нулями

Ноябрь 13, 2011 от admin Комментировать »

Такая компенсация предназначена для прямоходовых преобразователей с управлением по напряжению, проявляющих характеристику полюса выходного фильтра второго порядка. К таким преобразователям относится также квазирезонансный прямоходовый преобразователь, в котором используется схема управления по напряжению с переменной частотой. LC-фильтр имеет большое отставание по фазе 180° и быстрый спад усиления -40 дБ/декаду, поэтому для получения достаточно широкой полосы пропускания, в таком источнике следует применить рассматриваемый метод компенсации.

Данный метод имеет пару "нулей", которые противодействуют усилению и особенно фазе двойного полюса фильтра (рис. Б.22). В результате получаем наклон замкнутого контура -20 дБ/декаду выше полюса фильтра. Имеется также высокочастотный полюс для противодействия "нулю", обусловленному ESR. Наконец, метод имеет очень высокочастотный полюс, гарантирующий, что запасы по усилению и по фазе на частотах перехода на усилении и фазе в замкнутом контуре будут достаточными.

Более сложные методы компенсации, такие как этот, дают проектировщику значительно больше контроля над характеристикой Боде замкнутого контура системы. Полюсы и "нули" можно располагать независимо друг от друга. Как только их частоты выбраны, соответствующие величины компонентов можно легко определить с помощью представленной ниже процедуры. Пары "нулей" и полюсов можно объединить в пары или же разделить. Высокочастотная пара полюсов дает лучшие результаты, если они разъединены и размещены, как описано ниже. Пара нулей обычно объединяется, но может быть и разъединена и размещена по обеим сторонам от частоты излома характеристики полюса выходного фильтра с тем, чтобы поспособствовать минимизации эффекта Q-усиления LC-фильтра (рис. Б.23).

Рис. Б.22. Компенсация с двумя полюсами и двумя "нулями"

Для начала проектирования определим внутреннее усиления по постоянному току функции "схема управления – выход" (GDс и ADC) по формулам (Б.6) и (Б.7). Максимальная частота перехода на усилении в замкнутом контуре (fXD) по-прежнему не может превышать 1/5 минимальной частоты переключений импульсного источника питания:

По формуле (Б.33) определим также усиление, необходимое для приведения кривой усиления "схема управления – выход" к 0 дБ на частоте перехода:

Теперь позиции компенсационных "нулей" (fezi и /ez2). Если "нули" располагаются на одной и той же частоте, то

Рис. Б.23. Пример компенсации с двумя полюсами и двумя "нулями" для прямоходового преобразователя с управлением по напряжению

Если же "нули" располагаются по обе стороны полюсов фильтра, то

Далее, поместим полюс самой низкой частоты усилителя ошибки (fepi) на самой низкой предполагаемой частоте "нуля" ESR конденсатора:

Самая высокая частота компенсационного полюса (/^р2) немного выше частоты перехода на усилении:

Теперь у нас есть все данные для расчета необходимых величин для компонентов цепи. Вначале вычислим усиление в позиции двух компенсационных "нулей" (А1):

Тогда получим:

где А, и А2 — абсолютные значения усиления (не в дБ).

Рассмотренный метод с размещением полюсов и "нулей" будет давать минимальное значение фазы превышения 45°, что нас вполне устраивает. Если попытаться иначе расположить полюсы и "нули", то положение точки максимума запаздывания по фазе LC-фильтра окажется на частоте среднего геометрического между fez2 и fep. Это будет гарантировать наилучшие характеристики фазы. Значение увеличения фазы в данном варианте компенсационном будет:

В рубрике Источники питания