Импульсный источник питания: управление режимом напряжения и выход усилителя ошибки

Я пытаюсь понять, как регулирование происходит на основе цикла-цикла в случае управления режимом напряжения (VMC) и управления режимом тока (CMC).

Я понимаю, что в случае VMC усилитель ошибки сравнивает Vout источника питания с фиксированным опорным значением (Vref) и генерирует вывод ошибки Vc. Именно этот Vc затем сравнивается с пилообразным сигналом фиксированной частоты, что приводит к ШИМ с переменным рабочим циклом. Короче говоря, Vc влияет на рабочий цикл.

Какова природа Vc и как она меняется?

Давайте представим, что источник питания имеет Vin = 12В и Vвых = 3В. Разработчик пожелал, чтобы Vc = 1В, когда Vвых = 3В. Да, мы обсуждаем доллар учебника.

Представьте себе случай, когда нагрузка увеличивается, что приводит к падению Vout до 2,1 В. Следовательно, Vc должно повышаться. Когда Vc возрастает, например, до 1,5 В, рабочий цикл увеличивается, и, следовательно, Vвых снова возрастает до 3 В.

Когда Vout снова поднимется до 3 В, каково теперь будет значение Vc? Останется ли оно на уровне 1,5 В или упадет до 1 В?

Если Vc упадет до 1 В, то Vout всегда будет колебаться между 2,1 В и 3 В? Это правильное понимание? Является ли это причиной того, что VMC считается непригодным для больших изменений нагрузки?

На выходе усилителя ошибки ОУ имеется компенсационная цепь. Что оно делает?

Прошу прощения, но, пожалуйста, постарайтесь не объяснять с точки зрения полюсов / нулей, графиков Боде, теории управления, передаточных функций и т. Д. Я еще не достиг стадии, на которой я мог бы их оценить.

Мой следующий вопрос о CMC последует после того, как я лучше пойму VMC.

Ответы (1)

Трудно объяснить систему управления без теории управления, но обычно Vc будет выходным сигналом компенсатора, то есть сигналом ошибки, модифицированным компенсацией.

Это входит в модулятор. Таким образом, это напряжение в основном «задает» рабочий цикл ШИМ. Таким образом, работа в обратном направлении, независимо от выходного напряжения, требует определенного рабочего цикла. В случае понижающего преобразователя (в CCM) это Vout/Vin. Потребление тока от выхода обычно приводит к падению выходного напряжения из-за последовательных импедансов, но контур управления регулирует рабочий цикл, слегка увеличивая Vc, чтобы поддерживать выходное значение на постоянном уровне.

Компенсация регулирует отклик контроллера таким образом, чтобы Vc достигал нужной точки за разумное время без превышения отметки или колебаний.

Итак, в моем исходном примере Vc остается на уровне 1,5 В при условии, что Vout == VRef. Таким образом, компенсационная сеть «поддерживает» Vc, когда Vout - Vref = 0. Верно?
Верно, Vc останется на любом значении, которое должно быть, чтобы поддерживать выход на уровне Vref. Если нагрузка исчезнет, ​​она снова упадет (при условии, что вниз = более низкий рабочий цикл) и останется там, где она была до приложения нагрузки.
Спасибо. Это было одним из моих ключевых недоразумений, и вы его разъяснили. Большое спасибо еще раз!
Последующий вопрос: после изменения Vout может пройти несколько циклов ШИМ, прежде чем компенсационная сеть сгенерирует обновленный Vc? Это причина, по которой режим напряжения считается медленным?
Ну, я бы сказал, что это может занять несколько циклов, прежде чем Vc достигнет своего конечного значения, хотя он должен немедленно начать реагировать на изменение. Если компенсация спроектирована правильно, режим напряжения не должен быть медленным, он может быть очень конкурентоспособным с режимом тока. Просто компенсировать его для высокой производительности может быть намного сложнее.
Полностью понял. Теперь все встало на свои места.
Я, наконец, понял, что компенсационная сеть — это просто фильтр/интегратор нижних частот. Операционный усилитель сделает все возможное, чтобы предотвратить изменение напряжения конденсатора (на отрицательной обратной связи), регулируя Vout (Vc). Таким образом, если Vout упадет, конденсатор попытается разрядиться на новый образец, а Vout VEA увеличится, чтобы предотвратить изменение напряжения на конденсаторе. И наоборот, если Vout увеличится, конденсатор попытается зарядиться до новой более высокой выборки. Операционный усилитель будет автоматически уменьшать Vout, чтобы предотвратить это от конденсатора. В конце концов так просто!!!