Взаимосвязь между частотой коммутации и частотой кроссовера контроллера в преобразователях постоянного тока

Импульсный источник питания обновляет выходной сигнал (включение/выключение/рабочий цикл) только один раз за такт.

Так как часы имеют два фронта, но мы обновляем только один из этих фронтов, максимальная скорость обновления вывода (и, следовательно, пропускная способность) составляет половину частоты переключения (два обновления для полного цикла требуют двух тактов управления).

Именно тот факт, что мы обновляем вывод на основе часов (не постоянно), делает эту систему выборочных данных.

Как отмечалось в предыдущем ответе, это непрактичная полоса пропускания по ряду причин, включая запас по фазе и коэффициенту усиления. Еще одна проблема — сквозной шум переключателя (который бывает трудно устранить).

Более типичная частота кроссовера контура составляет 1/5 частоты переключения или ниже.

Система выборочных данных — это система, в которой данные отбираются с дискретными интервалами, а не непрерывно.

Одна непрерывная система представляет собой аналоговый фильтр (состоящий из линейных компонентов и, возможно, усилителей), и, следовательно, выход представляет собой вход, постоянно изменяемый схемой (игнорируя время, необходимое сигналу для прохождения через фильтр).

В системе выборочных данных мы знаем только, что является входом в набор заданных моментов времени, и мы не знаем, что находится на входе между этими точками (вот почему мы фильтруем вход, так что на самом деле присутствует только известная полоса частот). на входе, например, на входе АЦП).

Импульсный источник питания аналогичен АЦП в том смысле, что выходной сигнал (от контура обратной связи) измеряется только в определенные моменты времени, и поэтому мы гарантируем, что фильтрация ограничивает полосу пропускания этого сигнала.

Есть внутренние компоненты, которые помогают формировать фильтр, поэтому вот иллюстрация от LTC1735 (высокопроизводительный контроллер SMPS, хотя и немного устарел); детали аналоговых частей контура задокументированы в AN76 .

Здесь есть внешние компоненты (что полезно, поскольку они являются частью общего цикла).

Несмотря на то, что фильтры усилителя ошибки и выходного фильтра (от выходного конденсатора) являются аналоговыми, решение о том, что делать, может быть принято только по переднему фронту тактового сигнала, независимо от того, что произошло между этими тактовыми импульсами.

Поскольку мы хотим получить наилучший общий отклик, мы ограничиваем полосу пропускания контура, чтобы выборки брались намного быстрее, чем контур может фактически измениться (так же, как мы делаем с любым АЦП).

Как и в случае любого АЦП, существует предел Найквиста < Fsample / 2, но это все же относительно высокая частота; чтобы получить наилучший общий отклик, мы компенсируем часть этой потенциальной частотной характеристики петли ради лучшей информации о петле (частота дискретизации намного выше, чем полоса пропускания дискретизированного сигнала).

Таким образом, система выборочных данных (например, АЦП) измеряет фактический ввод только в дискретные моменты времени, а не непрерывно.