電壓環(huán)與電流環(huán)設計報告

1、電壓環(huán)與電流環(huán)設計報告控制電路設計一、電流環(huán)的設計電流環(huán)的設計核心是控制主電路上電感電流的平均值，使它處于穩(wěn) 定狀態(tài)，根據(jù)主電路與設計思路得電流控制環(huán)的系統(tǒng)框圖如下:VcvVcv其中Vcv為電壓環(huán)的輸出電壓（即系統(tǒng)的參考電壓），Vs為鋸齒波 的幅值，IL為電感上的電流，K1為采樣的放大倍數(shù)。設置PI為單零 點一單極點補償網(wǎng)絡。如下圖所示：R2 C11 I R1 Z因為系統(tǒng)的開關頻率為100KHZ,為了避免開關頻率對控制環(huán)路的 影響，穿越頻率fci必須遠遠小于開關頻率，當然為了對系統(tǒng)動態(tài)響 應的速度，我們希望fci越大越好，在一般的開關電源中，fci都小 于開關頻率的1/10，此處我們設置為開關

2、頻率的1/10，即10KHZ。補償網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)為：g（s） = RC +1，由系統(tǒng)框圖可以得系統(tǒng)1 RCS的開環(huán)傳遞函數(shù)為：g（S）=（警1S + DLLK1，式中：Vs=5V；2 RCS V SLL=15uH; K1=1/100; S=jw;代入上式，當 fci=10KHz 時，隊(S)|=1，令補償零點角頻率巧=上在fci/2處，即巧=上=5KHz，經(jīng)計算得i RC1 RCRC =2.7x 10-6 ,R C = 2X10-4，所以R =74,令R =1K，得r =74K，C =2.711|2 1R1211nf,代入得開環(huán)傳遞函數(shù)為：g(S) = s+5000，經(jīng)MATLAB畫出2S 2

3、 /10 -4BODE圖如下：從上圖可以看出，在(1/2)fci頻率處，開環(huán)傳遞函數(shù)的斜率由-40dB 變成-20dB，可以達到較快的動態(tài)響應，由于傳遞函數(shù)以-20dB的斜 率穿越0dB線，也可以獲得足夠的相位裕量(64度)。同時由于從 0Hz(1/2)fci之間，開環(huán)傳遞函數(shù)以-40dB斜率衰減，可以獲得很高 的靜態(tài)增益，從而使得靜態(tài)誤差非常的小。根據(jù)乃奎斯特環(huán)路穩(wěn)定性 判據(jù)，系統(tǒng)是穩(wěn)定的，設計也合理。二、電壓環(huán)的設計在電壓環(huán)的設計中，電流環(huán)可視為控制對象的一個環(huán)節(jié)，因此先得求取電流控制環(huán)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，由前面的電流控制環(huán)的開環(huán)傳遞 函數(shù)G (S) =、+ 500。得閉環(huán)傳遞函數(shù)為：g (S

4、) = 、+ 50_，同2S 2/10 -43S 2/10 -4 + S + 5000理MATLAB得其BODE圖如下：根據(jù)該閉環(huán)傳遞函數(shù)的BODE圖，為了便于分析我們用傳遞函數(shù) 乎）=f 近鄰代替它來處理，叩）的BODE圖如下所示：再根據(jù)整個電路，可以得電壓環(huán)控制系統(tǒng)的構圖如下:再根據(jù)整個電路，可以得電壓環(huán)控制系統(tǒng)的構圖如下:VoVrefVoVref框圖中Vref為系統(tǒng)給定電壓（2.5V） ,CA電流環(huán)控制單元，K2為輸 出電壓采樣放大倍數(shù)，Vo為輸出電壓，1/SC為輸出阻抗。PI調節(jié)器采用與電流環(huán)結構一樣的單極點一單零點補償網(wǎng)絡，如下圖所示:由于在fci以下，電流環(huán)增益為1，相位為0,在電

5、壓環(huán)的設計中，電 流環(huán)為單位1，為了使整個系統(tǒng)得到較高的中頻帶寬，設電壓環(huán)的穿= (1/2)fcv,設計Rf2越頻率fcv=1KHz,= (1/2)fcv,設計Rf22方法與電流環(huán)的設計一樣:在ffc i下，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為:K2=2.5/12=1/4.8,C=4700uf, S=jw在ffc i時，把整個電流環(huán)加入系統(tǒng)中，得整個電壓環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為:S + 5001S2/(1.12x 10-3) 1 + S /104處=，得到BODE圖如下:由整個BODE圖可知，系統(tǒng)在0 500Hz時以-40dB斜率下降，具有較高的靜態(tài)增益，從而使得靜態(tài)誤差非常的小，在(1/2)fcv(500Hz)頻率處，開