开关电源电压控制模式长处和短处
开关电源电压控制模式长处和短处
随着目前电子电力设计的发展，开关电源深入了各种设备的设计当中。工程师们始终在寻找一种能够使开关电源的效率发挥到最大的控制结构，但实际上，并没有哪种控制结构对开关电源来说是最佳的。开关电源的最佳结构只能说根据某种特定的应用来进行选择。所以，熟悉每种方法的优缺点就是非常必要的。下面的讨论将说明电压控制模式长处和短处！
电压模式控制的优点：
1.采用单个反馈环路，因此比较容易设计和分析;
2.一个大幅度斜坡波形提供了用于实现稳定调制过程的充分噪声余量;
3.一个低阻抗功率输出为多路输出电源提供了更好的交叉调整率。
电压模式控制的缺点：
1.电压或负载的任何变化都必须作为一个输出变压来检测，然后通过反馈来校正。这就意味着缓慢的响应速度;
2.输出滤波器给控制环路增加了两个极点，因而在补偿设计误差放大器时就需要将主导极点低频衰减，或在补偿中增加一个零点，来抵消极点;
3.环路增益会随着输入电压的变化而变化，因而使补偿进一步复杂化。
开关电源电压模式原理解读——这篇小文档看完恍然大悟(民熔)
开关电源电压模式原理分享开关电源有PFM和PWM两种控制方式：PFM工作在变频方式，通过调节工作频率保持输出电压或输出电流的恒定。PWM工作在固定频率，通过调节脉冲宽度，即占空比，保持输出电压或输出电流的恒定。电源系统中，电压的取样信号有输入电压和输出电压，而电流的取样有功率电感的直流压降、电流取样电阻电压和和功率MOSFET的导通压降等，由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流或恒功率的控制，同时可以实现过压欠压保护、过流保护、均流、输出电压排序跟踪等附带的功能。 1、调节工作原理 电压模式调节原理如下： （1）当输出负载增大时，输出电压降低，Vc增大，锯齿波的电压只有增加到更高的值才能够和Vc相等，从而使PWM比较器翻转，因此，开关管导通的时间增长，占空比增加，输入功率增加，因此输出电压增加，当输出电压增加到调节的范围内时，系统保持平衡。 （2）当输出负载降低时，输出电压升高，Vc降低，锯齿波的电压在较低的值就可以等于Vc值，从而使PWM比较器翻转，因此，开关管导通的时间缩短，占空比降低，输入功率降低，因此输出电压降低，当输出电压降低到调节的范围内时，系统保持平衡。 电压误差放大器的作用是检测缓慢变化的输出直流电压信号的微小变化，输入到FB管脚，FB管脚的电压V-与参考电压Vref的差值被电压误差放大器放大
输出，输出Vc为具有一定幅值的比较干净的直流低频反馈控制信号，开关电源输出附带的较宽频带的高频开关噪声信号被滤除，从而保证输出稳态时的稳压精度。 高频开关噪声的频率较高，幅值较大，如果高频开关噪声衰减不够的话，系统容易受到干扰，不能稳定工作；但是高频开关噪声衰减过大的话，系统的带宽窄，动态响应较慢，因此要做一些折衷的设计，要保持电压误差放大器的低频增益高，高频增益低，可以通过对整个闭环系统进行补偿，使得闭环系统稳定工作。 2、电压模式动特性改善 改善电压模式控制瞬态响应速度的方法有二种：一是增加电压误差放大器的带宽，保证具有一定的高频增益，但是这样容易受到高频开关噪声干扰，需要在主电路及反馈控制电路上采取措施，进行抑制或同相位衰减平滑处理。另一方法是采用电压前馈技术，用输入电压对电阻电容充电产生的具有可变化上升斜坡的三角波，取代传统电压模式PWM控制器中振荡器产生的固定三角波。此时，输入电压的变化能立刻在脉冲宽度的变化上反映出来，因此该方法对输入电压的变化引起的瞬态响应速度明显提高。对输入电压的前馈控制是开环控制，而对输出电压的控制是闭环控制，目的是增加对输入电压变化的动态响应速度，这样就构成了一个开环和一个闭环的双环控制系统。 3、外加限流保护 从电压模式工作原理可以看到，系统没有内置的限流功能保护电路，同时，对于输入和输出的瞬变变化，系统响应缓慢。当输入电压突然变低或负载阻抗突然变低时，因为主电路有较大的输出电容和电感，电容与电感产生相移延时作用，输出电压的变低也延时滞后，输出电压变低的信号还要经过电压误差放大器的补
如何判断电压反馈与电流反馈(1)
如何判断电压反馈与电流反馈？ 若反馈量与输出电压成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流成正比则为电流反馈。通常可以采用负载短路法来判断。 从概念上说，若反馈量与输出电压（有时不一定是输出电压，而是取样处的电压）成正比则为电压反馈；若反馈量与输出电流（有时不一定是输出电流，而是取样处的电流）成正比则为电流反馈。在判断电压反馈和电流反馈时，除了上述方法外，也可以采用负载短路法。负载短路法实际上是一种反向推理法，假设将放大电路的负载电阻RL短路（此时，），若输入回路中仍然 存在反馈量，即，则为电流反馈；若输入回路中已不存在反馈，即则为电压反馈。 判断电压反馈和电流反馈更直观的方法是根据负载电阻与反馈网络的连接方式来区分电 压反馈与电流反馈。将负载电阻与反馈网络看作双端网络（在反馈放大电路中其中一端通常为公共接地端），若负载电阻与反馈网络并联，则反馈量对输出电压采样，为电压反馈。否则，反馈量无法直接对输出电压进行采样，则只能对输出电流进行采样，即为电流反馈。 电压负反馈可以稳定输出电压；而电流负反馈则可以稳定输出电流。区分电压反馈与电流反馈只有在负载电阻RL变动时才有意义。如果RL固定不变，因输出电压与输出电流成正比，所以，在稳定输出电压的同时也必然稳定输出电流，反之亦然，二者效果相同。但是当负载电阻 RL改变时，二者的效果则完全不同，电压负反馈在稳定输出电压时，输出电流将更不稳定； 而电流负反馈在稳定输出电流时，输出电压将更不稳定。 图6 电压反馈与电流反馈的判断 如图5(a)，反馈电压，反馈量与输出电压成正比，故为电压反馈。
图6(a)，反馈电压，反馈量与输出电流成正比，故为电流反馈。 图6 (b)，反馈电流，反馈量与输出电流成正比，故为电流反馈。也可用负载短路法来判断，如图5(a)中，将RL短路时（此时，），如图7(a)所示。由于输 入回路中不存在反馈（），所以图5(a)电路为电压反馈。将图6(a) 中RL短路时（此 时，，如图7(b)所示，输入回路中仍然存在反馈量（），说明反馈对输出电流取样，所以图6(a)电路应为电流反馈。 图7 负载短路法判断电压反馈与电流反馈
开关电源浪涌吸收方法
开关电源的冲击电流控制方法 开关电源的输入一般有滤波器来减小电源反馈到输入的纹波，输入滤波器一般有电容和电感组成∏形滤波器，图1. 和图2. 分别为典型的AC/DC电源输入电路和DC/DC电源输入电路。 由于电容器在瞬态时可以看成是短路的，当开关电源上电时，会产生非常大的冲击电流，冲击电流的幅度要比稳态工作电流大很多，如对冲击电流不加以限制，不但会烧坏保险丝，烧毁接插件，还会由于共同输入阻抗而干扰附近的电器设备。
图3.通信系统的最大冲击电流限值（AC/DC电源） 图4.通信系统在标称输入电压和最大输出负载时的冲击电流限值（DC/DC电源） 欧洲电信标准协会(the European Telecommunications Standards Institute)对用于通信系统的开关电源的冲击电流大小做了规定，图3为通信系统用AC/DC电源供电时的最大冲击电流限值[4]，图4为通信系统在DC/DC电源供电，标称输入电压和最大输出负载时的最大冲击电流限值[5]。图中It为冲击电流的瞬态值，Im为稳态工作电流。 冲击电流的大小由很多因素决定，如输入电压大小，输入电线阻抗，电源内部输入电感及等效阻抗，输入电容等效串连阻抗等。这些参数根据不同的电源系统和布局不同而不同，很难进行估算，最精确的方法是在实际应用中测量冲击电流的大小。在测量冲击电流时，不能因引入传感器而改变冲击电流的大小，推荐用的传感器为霍尔传感器。
2. AC/DC开关电源的冲击电流限制方法 2.1 串连电阻法 对于小功率开关电源，可以用象图5的串连电阻法。如果电阻选得大，冲击电流就小，但在电阻上的功耗就大，所以必须选择折衷的电阻值，使冲击电流和电阻上的功耗都在允许的范围之内。 图5. 串连电阻法冲击电流控制电路（适用于桥式整流和倍压电路，其冲击电流相同）串连在电路上的电阻必须能承受在开机时的高电压和大电流，大额定电流的电阻在这种应用中比较适合，常用的为线绕电阻，但在高湿度的环境下，则不要用线绕电阻。因线绕电阻在高湿度环境下，瞬态热应力和绕线的膨胀会降低保护层的作用，会因湿气入侵而引起电阻损坏。 图5所示为冲击电流限制电阻的通常位置，对于110V、220V双电压输入电路，应该在R1和R2位置放两个电阻，这样在110V输入连接线连接时和220V输入连接线断开时的冲击电流一样大。对于单输入电压电路，应该在R3位置放电阻。 2.2 热敏电阻法 在小功率开关电源中，负温度系数热敏电阻（NTC）常用在图5中R1，R2，R3位置。在开关电源第一次启动时，NTC的电阻值很大，可限制冲击电流，随着NTC的自身发热，其电阻值变小，使其在工作状态时的功耗减小。 用热敏电阻法也由缺点，当第一次启动后，热敏电阻要过一会儿才到达其工作状态电阻值，如果这时的输入电压在电源可以工作的最小值附近，刚启动时由于热敏电阻阻值还较大，它的压降较大，电源就可能工作在打嗝状态。另外，当开关电源关掉后，热敏电阻需要一段冷却时间来将阻值升高到常温态以备下一次启动，冷却时间根据器件、安装方式、环境温度的不同而不同，一般为1分钟。如果开关电源关掉后马上开启，热敏电阻还没有变冷，这时对冲击电流失去限制作用，这就是在使用这种方法控制冲击电流的电源不允许在关掉后马上开启的原因。
开关电源的数字控制实现方案
开关电源的数字控制实现方案 类别：电子综合阅读：5732 尽管业内不少人都认为，模拟和数字技术很快将争夺电源调节器件控制电路的主导权，但实际情况是，在反馈回路控制方面，这两种技术看起来正愉快地共存着。 的确，许多电源管理供应商都提供了不同的方案。一些数字控制最初的可编程优势现在甚至在采用模拟反馈回路的控制器和稳压器中也有了。当然，数字电源还是有一些吸引人之处。 本文主要讨论脉冲宽度调制(PWM)、脉冲密度调制(PDM)和脉冲频率调制(PFM)开关稳压器和控制器IC。其中一些集成了控制实际开关的一个或多个晶体管的驱动器，另一些则没有。还有一些甚至集成了开关FET，如果它们提供合适的负荷的话。因此，数字还是模拟的问题取决于稳压器的控制回路如何闭合。 图1显示了两种最常见的PWM开关拓朴布局的变化，降压和升压(buck/boost)转换器。在同步配置中，第二只晶体管将取代二极管。在某种意义上来讲，脉冲宽度调制的采用使得这些转换器“准数字化”，至少可与基于一个串联旁路元件的723型线性稳压器相比。事实上，PWM使得采用数字控制回路成为可能。不过，图1中的转换器缺少控制一个或几个开关占空比的电路，它可在模拟或数字域中实现。 不管采用模拟还是数字技术，都有两种方式实现反馈回路：电压模式和电流模式。简单起见，首先考虑它在模拟域中如何实现。 图1: 没有控制器的开关模式DC-DC电源十分简单。不论用于升压还是降压，其成功与否取决于设计者如何安排一些基本的元器件。 在电压模式拓朴中，参考电压减去输出电压样本就可得到一个与振荡器斜坡信号相比较的小误差信号(图2)，当电路输出电压变化时，误差电压也产生变化，后者反过来改变比较器的门限值。反过来，这将使输出信号宽度发生变化。这些脉冲控制稳压器开关晶体管的导通时间。随着输出电压升高，脉冲宽度将变小。 图2: 电压模式反馈(本例中在模拟域)包含一个控制回路。 电流模式控制的一个优势在于其管理电感电流的能力。一个采用电流模式控制的稳压器具有一个嵌套在一个较慢的电压回路中的电流回路。该内回路感应开关晶体管的峰值电流，并通过一个脉冲一个脉冲地控制各晶体管的导通时间，使电流保持恒定。 与此同时，外回路感应直流输出电压，并向内回路提供一个控制电压。在该电路中，电感电流的斜率生成一个与误差信号相比较的斜坡。当输出电压下跌时，控制器就向负载提供更大的电流(图3)。 图3: 电流模式反馈采用了嵌套反馈回路。与电压模式不同，它需要计入电感上的电流。 在这些控制拓朴中，在回路的相移达到360°的任意频率处，控制回路的增益不能超过1。相移包括了将控制信号馈入反馈运放的倒相输入端所产生的固有180°相移、放大器和其它有源元件的附加延迟、以及由电容和电感(特别是输出滤波器的大电容)引入的延迟。 稳定回路要求对一定频率范围内的增益变化和相移进行补偿。传统上，采用模拟PWM 来稳定电源通常需要采用经验方法：你在一块与生产型电路板相同布局的实际电路板上，实
开关电源常见故障维修方法
开关电源常见故障及维修方法： 1.保险烧或炸 主要检查300V上的大滤波电容、整流桥各二极管及开关管等部位，抗干扰电路出问题也会导致保险烧、发黑。需要注意的是：因开关管击穿导致保险烧一般会把电流检测电阻和电源控制芯片烧坏。负温度系数热敏电阻也很容易和保险一起被烧坏。 2.无输出，保险管正常 这种现象说明开关电源未工作或进入了保护状态。首先要测量电源控制芯片的启动脚是否有启动电压，若无启动电压或者启动电压太低，则要检查启动电阻和启动脚外接的元件是否漏电，此时如电源控制芯片正常，则经上述检查可以迅速查到故障。若有启动电压，则测量控制芯片的输出端在开机瞬间是否有高、低电平的跳变，若无跳变，说明控制芯片坏、外围振荡电路元件或保护电路有问题，可先代换控制芯片，再检查外围元件;若有跳变，一般为开关管不良或损坏。 3.有输出电压，但输出电压过高 这种故障一般来自于稳压取样和稳压控制电路。在直流输出、取样电阻、误差取样放大器如TL431、光耦、电源控制芯片等电路共同构成一个闭合的控制环路，任何一处出问题就会导致输出电压升高。 4.输出电压过低 除稳压控制电路会引起输出电压低，还有下面一些原因也会引起输出电压低： a.开关电源负载有短路故障（特别是DC/DC变换器短路或性能不良等），此时，应该 断开开关电源电路的所有负载，以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。若断 开负载电路电压输出正常，说明是负载过重;或仍不正常说明开关电源电路有故障。 b.输出电压端整流二极管、滤波电容失效等，可以通过代换法进行判断。 c.开关管的性能下降，必然导致开关管不能正常导通，使电源的内阻增加，带负载能 力下降。 d.开关变压器不良，不但造成输出电压下降，还会造成开关管激励不足从而屡损开关 管 e.300V滤波电容不良，造成电源带负载能力差，一接负载输出电压便会下降。
DCDC开关电源管理芯片的设计
DC-DC开关电源管理芯片的设计 引言 电源是一切电子设备的心脏部分，其质量的好坏直接影响电子设备的可靠性。而开关电源更为如此，越来越受到人们的重视。目前的计算机设备和各种高效便携式电子产品发展趋于小型化，其功耗都比较大，要求与之配套的电池供电系统体积更小、重量更轻、效率更高，必须采用高效率的DC/ DC开关稳压电源。 目前电力电子与电路的发展主要方向是模块化、集成化。具有各种控制功能的专用芯片，近几年发展很迅速集成化、模块化使电源产品体积小、可靠性高，给应用带来极大方便。 从另一方面说在开关电源DC-DC变换器中，由于输入电压或输出端负载可能出现波动, 应保持平均直流输出电压应能够控制在所要求的幅值偏差范围内，需要复杂的控制技术，于是各种PWM空制结构的研究就成为研究的热点。在这样的前提下，设计开发开关电源DC-DC控制芯片，无论是从经济，还是科学研究上都是是很有价值的。 1.开关电源控制电路原理分析 DC- DC变换器就是利用一个或多个开关器件的切换，把某一等级直流输入电压变换成 另一等级直流输出电压。在给定直流输入电压下，通过调节电路开关器件的导通时间来控制平均输出电压控制方法之一就是采用某一固定频率进行开关切换，并通过调整导通区间 长度来控制平均输出电压，这种方法也称为脉宽调制［PWM法。 PWM从控制方式上可以分为两类，即电压型控制(voltage mode con trol )和电流型 控制(current modecontrol )。电压型控制方式的基本原理就是通过误差放大器输出信号与一固定的锯齿波进行比较，产生控制用的PW信号。从控制理论的角度来讲，电压型控制方式是一种单环控制系统。电压控制型变换器是一个—阶系统，它有两个状态变量：输出滤波电容的电压和输出滤波电感的电流。二阶系统是一个有条件稳定系统，只有对控制电路进行精心的设计和计算后，在满足一定的条件下，闭环系统方能稳定的工作。图即为电压型控制的原理框图。 1
(完整版)开关电源的用途
开关电源的用途 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域 开关电源的主要类型和分类 开关电源的主要类型 现代开关电源有两种：一种是直流开关电源；另一种是交流开关电源。这里主要介绍的只是直流开关电源，其功能是将电能质量较差的原生态电源（粗电），如市电电源或蓄电池电源，转换成满足设备要求的质量较高的直流电压（精电）。直流开关电源的核心是DC/DC转换器。因此直流开关电源的分类是依赖DC/DC转换器分类的。也就是说，直流开关电源的分类与DC/DC 转换器的分类是基本相同的，DC/DC转换器的分类基本上就是直流开关电源的分类。
直流DC/DC转换器按输入与输出之间是否有电气隔离可以分为两类：一类是有隔离的称为隔离式DC/DC转换器；另一类是没有隔离的称为非隔离式DC/DC转换器 隔离式DC/DC转换器也可以按有源功率器件的个数来分类。单管的DC/DC转换器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）两种。双管DC/DC转换器有双管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），双管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter）和半桥式（Half-Bridge Converter）四种。四管DC/DC转换器就是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。 非隔离式DC/DC转换器，按有源功率器件的个数，可以分为单管、双管和四管三类。单管DC/DC转换器共有六种，即降压式（Buck）DC/DC转换器，升压式（Boost）DC/DC转换器、升压降压式（Buck Boost）DC/DC转换器、Cuk DC/DC转换器、Zeta DC/DC转换器和SEPIC DC/DC转换器。在这六种单管DC/DC 转换器中，Buck和Boost式DC/DC转换器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC转换器是从中派生出来的。双管DC/DC转换器有双管串接的升压式（Buck-Boost）DC/DC转换器。四管DC/DC转换器常用的是全桥DC/DC转换器（Full-Bridge Converter）。
电压负反馈和电流正反馈自动调速系统的选择
电压负反馈和电流正反馈自动调速系统的选择 转速负反馈自动调速系统，其调速指标是很好的，但是它需要一个测速发电机，增加了设备投资，维修较麻烦，有时安装也困难。从A-G-M开环系统中可以看出，当负载电流增加时，由于发电机端电压的下降以及发电机、电动机换向绕组压降及电动机电枢压降的增加，使电动机反电动势及转速下降，可用发电机端电压作为负反馈以维持发电机电压近似不变；可用负载电流作为正反馈以补偿换向绕组及电动机电枢绕组压降。这样既可得到近似转速负反馈的性能。 下图为电压负反馈调速系统电路图。 图2.5.1电压负反馈系统电路图 Figure 2.5 .1 negative feedback system voltage circuit 发电机电枢两端并联电阻RV，从中引出反馈电压UV，此即为信号引出点。Rv的选择应使流进其电流而引起发电机内部压降可略而不计。UV与给定电压Us是反向的，因而构成了电压负反馈环节。由于是电压反馈，故应选择高阻控制绕组作为CI。图中Rsa是给定回路附加电阻。 式中, 为给定电位器分压比；
为电压负反馈系数； 上图中各环节的电压平衡方程式为 式中,分别为发电机及电动机电枢绕组及换向绕组电阻； 为主回路换向绕组的电阻和。 根据框图，写出电压负反馈调速系统静特性方程： 式中，KV为电压负反馈闭环系统开环放大倍数
图2.5.2具有电压负反馈及电流正反馈系统电路图 Figure 2.5 .2 a negative feedback voltage and current positive feedback system circuit 从图2.5（b）可得静特性方程式
(电压控制模式的DCM-BOOST变换器设计程序)
DCM模式电压型BOOST转换器设计程序 1.确定BOOST转换器规格要求： a.输入电压范围(Vi)：最小 AC33 V 典型 AC220V 最大AC330V b.输出电压范围(Vo)：最小典型 DC540V 最大 c.输出功率范围(Po)：最小 100W 典型 667W 最大1000W d.输出电流范围(Io)：最小 0.19A 典型 1.24A 最大 1.85A e.开关频率(Kz)：20KHz/100Kz/200Kz f.输出电压纹波（ΔVo）：0.50V g.效率(ξ)：90﹪ 2.开关频率选择：开关频率选择取决于转换器的尺寸，重量以及成本和开关器 件等折中选择。20KHz 3.升压电感的选择：（DCM） a.计算电压增益(M)：M=Vo/Vi M=540/(33×1.414)=11.57 b.等效负载电阻（R）:R=Vo/Io R=540/0.19=2.84KΩ c.最大升压电感（L）:L≤[ (R×Ts)/2] ×[ (M-1)/M3] 实际选择时要考虑:①允许启动瞬变，②输出滤波电容的额外充电电流。 如果是三相apfc则按如下选择：M＇=M*√2 , 根据M＇与 L/(Ts·Ui2/Po)的关系图求出L ，Vi是Ui×√2
DC升压算法：fs=20Kz 时 L最大值=（2840/20000×2）×[ (11.57-1)/（11.57）3]=485μH fs=100Kz 时 L最大值=（2840/100000×2）×[ (11.57-1)/（11.57）3]=97μH fs=200Kz 时 L最大值=（2840/200000×2）×[ (11.57-1)/（11.57）3]=49μH 三相apfc算法：M＇=M*√2=11.57×L/(Ts·Ui2/Po)1.414=16.36 查 图5-2得：L/(Ts·Ui2/Po)=0.66 L=0.66 ×(Ts·Ui2/Po) fs=20Kz 时 L=0.66 ×(332/100×20000)=360μH fs=100Kz 时 L=0.66 ×(332/100×100000)=72μH fs=200Kz 时 L=0.66 ×(332/100×200000)=36μH 4.占空比计算(D)： a.先确定(K): K=(2×L)/(R×Ts) K=(2×0.000485)/( 2840/20000)=0.00683 fs=20Kz 时 K=(2×0.000097)/( 2840/100000)=0.00683 fs=100Kz 时 K=(2×0.000049)/( 2840/200000)=0.0069 fs=200Kz 时 b.计算(D): D=√K×M×(M-1) D=√0.00683×11.57×(11.57-1) =0.913 对于三相apfc时最大占空比为Dmax=(M-1)/M ,设计占空比为（Dm）取Dm=0.8Dmax Dmax=(11.57-1)/11.57=0.914 Dm=0.8Dmax=0.8×0.914=0.731 5.峰值电感电流（Ipk）:对于单相Ipk=(Upk×D×Ts)/L 其中Upk=Vi×√2
开关电源控制模式的探讨
开关电源控制模式的探讨 随着科学技术的发展，开关电源数字化、模块化、高频化的实现，促进了开关电源控制技术的不断发展。文章主要对开关电源控制模式进行分析，结合开关电源发展的历程，探讨了开关电源数字化控制技术以及电流型控制模式，以供参考。 标签：开关电源；控制模式；电子技术 1 开关电源概述 开关电源是在现代电子电力技术的发展基础上，控制开关管的开通及关断时间比率，以稳定输出电压的一种特殊的电源。一般来说，开关电源由脉冲宽度调制控制IC、MOSFET组成。随着科学技术的发展，开关电源技术也不断进行改革和创新。开关电源效率能够高达85%，与普通线性电源相比，开关电源的利用效率提高了一倍。同时，开关电源采用了小体积的滤波元件及散热器，可靠性、安全性也较高。从开关电源的类别来看，可以分成AC/AC、DC/DC等类型，其中，DC/DC开关电源的变换器已经实现了模块化设计和发展，因而得到用户普遍认可。 从开关电源的产生和发展来看，自上个世纪六十年代以来，由于晶闸管控制模式的出现，大大促进了开关电源的发展。到七十年代初期，开关电源进入了长时期的瓶颈时期，开关电源的效率问题更加突出。直至七十年代后期，由于集成电技术的创新，催生了各种开关电源芯片的产生。当前，集成化电源已经广泛应用于航天、彩电、计算机等各个领域中，随着半导体技术、电子技术的快速发展，电子设备的总量和体积不断减小，导致电源体积与电子设备的体积不相匹配。因此，开关电源体积成为当前研究的重点。 从我国开关电源的研究情况来看，在上个世纪六十年代，我国已经成功研制出稳压电源。经过十年的发展，稳压电源已经成功应用于电视机和中小型计算机。到八十年代，我国已经成功研制出了0.5～5MHz谐振的软开关电源。从八十年代起，我国开关电源进入了大规模更新换代的时期，现代晶闸管稳压电源逐渐取代了传统铁磁稳压电源，对办公自动化产生了很大的影响。进入九十年代，我国成功研制了新型专用的开关电源，供特殊行业使用，如卫星及远程导弹系统所使用的开关电源。经历了约半个世纪的发展，我国开关电源技术研发已经取得了较大的成就，开关电源应用范围也逐渐扩展，但与国外开关电源技术相比，在使用方法和集成度方面，我国还存在很大的不足，还应该继续加强开关电源研究及应用。 2 开关电源数字控制技术分析 近年来，随着计算机技术及网络技术的快速发展，数字控制技术在社会生产生活中广泛应用。数字控制技术的产生，是由于控制领域的监控和计算任务的要
电压串联反馈原理
放大电路负反馈的原理特点 一、提高放大倍数的稳定性 引入负反馈以后，放大电路放大倍数稳定性的提高通常用相对变化量来衡量。 因为： 所以求导得： 即： 二、减小非线性失真和抑制噪声 由于电路中存在非线性器件，会导致输出波形产生一定的非线性失真。如果在放大电路中引入负反馈后，其非线性失真就可以减小。 需要指出的是：负反馈只能减小放大电路自身产生的非线性失真，而对输入信号的非线性失真，负反馈是无能为力的。 放大电路的噪声是由放大电路中各元器件内部载流子不规则的热运动引起的。而干扰来自于外界因素的影响，如高压电网、雷电等的影响。负反馈的引入可以减小噪声和干扰，但输出端的信号也将按同样规律减小，结果输出端的信号与噪声的比值（称为信噪比）并没有提高。 三、负反馈对输入电阻的影响 由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，所以引入负反馈后，在低频区和高频区放大倍数的下降程度将减小，从而使通频带展宽。 引入负反馈后，可使通频带展宽约（1+AF）倍。 四、负反馈对输入电阻的影响 （a）串联反馈（b）并联反馈
图1 求输入电阻 1、串联负反馈使输入电阻提高 引入串联负反馈后，输入电阻可以提高（1+AF）倍。即： 式中：ri为开环输入电阻 rif为闭环输入电阻 2、并连负反馈使输入电阻减小引入并联负反馈后，输入电阻减小为开环输入电阻的 1/(1+AF )倍。 即： 五、负反馈对输出电阻的影响 1、电压负反馈使输出电阻减小 放大电路引入电压负反馈后，输出电压的稳定性提高了，即电路具有恒压特性。 引入电压负反馈后，输出电阻rof减小到原来的1/（1+AF）倍。 2、电流负反馈使输出电阻增大 放大电路引入电流负反馈后，输出电流的稳定性提高了，即电路具有恒流特性。 引入电流负反馈后，使输出电阻rof增大到原来的（1+AF）倍。 3、负反馈选取的原则 （1）要稳定静态工作点,应引入直流负反馈。 （2）要改善交流性能，应引入交流负反馈。 （3）要稳定输出电压，应引入电压负反馈； 要稳定输出电流，应引入电流负反馈。 （4）要提高输入电阻，应引入串联负反馈； 要减小输入电阻，应引入并联负反馈。 六、深度负反馈的特点 1、串联负反馈的估算条件 反馈深度（1+AF）>>1的负反馈，称为深度负反馈。通常，只要是多级负反馈放大电路，都可以认为是深度负反馈.此时有： 因为：， 所以：xi≈xf 估算条件：
开关电源CCM和DCM工作模式
开关电源Buck 电路CCM 及DCM 工作模式 一、Buck 开关型调整器: 图1 二、CCM 及DCM 定义： 1、CCM (Continuous Conduction Mode),连续导通模式：在一个开关周期内，电感电流从不会到0。或者说电感从不“复位”，意味着在开关周期内电感磁通从不回到0，功率管闭合时，线圈中还有电流流过。 2、DCM ，(Discontinuous Conduction Mode)非连续导通模式：在开关周期内，电感电流总会会到0，意味着电感被适当地“复位”，即功率开关闭合时，电感电流为零。 3、BCM （Boundary Conduction Mode ），边界或边界线导通模式：控制器监控电感电流，一旦检测到电流等于0，功率开关立即闭合。控制器总是等电感电流“复位”来激活开关。如果电感值电流高，而截至斜坡相当平，则开关周期延长，因此，BCM 变化器是可变频率系统。BCM 变换器可以称为临界导通模式或CRM （Critical Conduction Mode ）。 图1通过花电感电流曲线表示了三种不同的工作模式。 图2 电感工作的三种模式 电流斜坡的中点幅值等于直流输出电流o I 的平均值，峰值电流Ip 与谷值电流V I 之差为纹波电流。 三、CCM 工作模式及特点 根据CCM 定义，测试出降压变换器工作于连续模式下的波形，如下图3所示。 图3 波形1表示PWM 图形，将开关触发成导通和截止。当开关SW 导通时，公共点SW/D 上的电压为Vin 。相反，当开关断开时，公共点SW/D 电压将摆到负，此时电感电流对二极管D 提供偏置电流，出现负降压——续流作用。 波形3描述了电感两端电压的变化。在平衡点，电感L 两端的平均电压为0，及S1+S2=0。S1面积对应于开关导通时电压与时间的乘积，S2面积对应于开关关断时电压与时间的乘积。S1简单地用矩形高度（in V -out V ）乘以D sw T ，而S2也是矩形高度-out V t 乘以（1-D ）sw T 。如果对S1和S2求和，然后再整个周期sw T 内平均，得到 （D （in V -out V ）sw T -out V （1-D ）sw T ）/ sw T =0 化简上式可以到CCM 的降压DC 传递函数： out V = D in V =M in V 或M= out V /in V
基于PID控制方式的8A开关电源Psim
基于PID控制方式的8A开关电源Psim 仿真研究 学院：电气与光电学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 时间：2016年04月04日
1、绪论 开关调节系统常见的控制对象，包括单极点型控制对象、双重点型控制对象等。为了使某个控制对象的输出电压保持恒定，需要引入一个负反馈。粗略的讲，只要使用一个高增益的反相放大器，就可以达到使控制对象输出电压稳定的目的。但就一个实际系统而言，对于负载的突变、输入电压的突升或突降、高频干扰等不同情况，需要系统能够稳、准、快地做出合适的调节，这样就使问题变得复杂了。例如，已知主电路的时间常数较大、响应速度相对缓慢，如果控制的响应速度也缓慢，使得整个系统对外界变量的响应变得很迟缓；相反如果加快控制器的响应速度，则又会使系统出现振荡。所以，开关调节系统设计要同时解决稳、准、快、抑制干扰等方面互相矛盾的稳态和动态要求，这就需要一定的技巧，设计出合理的控制器，用控制器来改造控制对象的特性。 常用的控制器有比例积分（PI）、比例微分（PD）、比例-积分-微分（PID）等三种类型。PD控制器可以提供超前的相位，对于提高系统的相位裕量、减少调节时间等十分有利，但不利于改善系统的控制精度；PI控制器能够保证系统的控制精度，但会引起相位滞后，是以牺牲系统的快速性为代价提高系统的稳定性；PID控制器兼有二者的优点，可以全面提高系统的控制性能，但实现与调试要复杂一些。本文中介绍基于PID控制器的Buck电路设计。 2、基于PID控制方式的Buck电路的综合设计 Buck变换器最常用的电力变换器，工程上常用的正激、半桥、全桥及推挽等均属于Buck族。现以Buck变换器为例，根据不同负载电流的要求，设计功率电路，并采用单电压环、电流-电压双环设计控制环路。 2.1设计指标 输入直流电压(V IN)：10V； 输出电压(V O)：5V； 输出电流(I I N)：8A； 输出电压纹波(V rr)：50mV； 基准电压(V ref)：1.5V； 开关频率(f s)：100kHz。 Buck变换器主电路如图1所示，其中Rc为电容的等效电阻ESR。
电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别
1.电压反馈放大器与电流反馈放大器的区别： 1.带宽VS增益 电压反馈型放大器的-3DB带宽由R1、Rf和跨导gm共同决定，这就是所谓的增益帯宽积的概念，增益增大，带宽成比例下降。同时运放的稳定性有输入阻抗R1和反馈阻抗Rf共同决定。而对于电流反馈型运放，它的增益和带宽是相互独立的，其-3DB带宽仅由Rf决定，可以通过设定Rf得到不同的带宽。再设定R1得到不同的增益。同时，其稳定性也仅受Rf影响。 2.反馈电阻的取值 电流型运放的反馈电阻应根据数据手册在一个特定的范围内选取，而电压反馈型的反馈电阻的选取就相对而言宽松许多。需要注意的是电容的阻抗随着频率的升高而降低，因而在电流反馈放大器的反馈回路中应谨慎使用纯电容性回路，一些在电压反馈型放大器中应用广泛的电路在电流反馈型放大器中可能导致振荡。比如在电压反馈型放大器我们常会在反馈电阻Rf上并联一个电容Cf来限制运放的带宽从而减少运放的带宽噪声（Cf也常常可以帮助电压反馈型放大器稳定），这些如果运用到电流反馈放大器上，则十有八九会使你的电路振荡。 3.压摆率 当信号较大时，压摆率常常比带宽更占据主导地位，比如同样用单位增益为280MHZ的放大器来缓冲10MHZ，5V的信号，电流反馈放大器能轻松完成，而电压反馈放大器的输出将呈现三角波，这是压
摆率不足的典型表现。通常来说，电压反馈放大器的压摆率在500V每us,而电流反馈放大器拥有数千V每us. 4.如何选择两类芯片 a,在低速精密信号处理中，基本看不到电流反馈放大器的身影，因为其直流精度远不如精密电压反馈放大器。 b.在高速信号处理中，应考虑设计中所需要的压摆率和增益帯宽积；一般而言，电压反馈放大器在10MHZ以下，低增益和小信号条件下会拥有更好的直流精度和失真性能；而电流反馈放大器在10MHZ以上，高增益和大信号调理中表现出更好的带宽和失真度。当下面两种情况出现一种时，你就需要考虑一下选择电流反馈放大器：1，噪声增益大于4；2，信号频率大于10MHZ。 编辑本段2.应用时需要注意的问 1、电流反馈型放大器不能用做积分器 2、电流反馈型放大器在反馈电阻两端不能用并联电容的方法消除振荡 3、电流反馈型放大器的输出和反向输入端不能跨接电容 4、电流型反馈放大器的反馈误差量是运放负管脚的电流值，Vout=Zt×In 5、电流型反馈放大器的反馈电阻不能选择过大的值 6、电流型反馈放大器的反馈阻值会影响放大的稳定性和带宽 7、电流型反馈放大器不能用作电压跟随器的接法 8、电流型反馈放大器的压摆率比较高 9、电流型反馈放大器无增益带宽积这一个参数10、电流型反馈放大器的增益和闭环带宽可以分别的设置11、反馈电阻有一个最佳值，既可以保证最大带宽，也可以保证稳定的放大的不振荡。
基于电压控制模式的PV系统并网技术
华中科技大学 硕士学位论文 基于电压控制模式的PV系统并网技术 姓名：吴浩伟 申请学位级别：硕士 专业：电力电子与电力传动 指导教师：段善旭 20060429
摘
要
随着世界工业的发展， 能源的紧张， 基于光伏等新能源的分布式并网发电系统得到 了广泛的关注。并网逆变器作为整个系统的重要组成部件，对系统的并网性能起关键 性的影响。目前并网逆变器普遍采用的是电流控制模式，虽然能够取得良好的控制效 果，但输出被控制为电流源的特性，不符合普通用户的需求，只能工作在并网状态下， 其进一步的发展受到制约。针对这一现状，本文从电压控制模式的思路出发，提出了 一种新颖的、通过主动谐波注入间接控制并网电流的控制方案，仿真和实验结果表明 了本方案可行、有效，为逆变器并网技术探索了一条新的研究思路。 控制对象的数学模型和控制规律是实验研究的基础。 本文首先利用状态空间平均法 建立了单相半桥逆变器的数学模型，随后分析了基于电感连接的两个电压源间的功率 流动特性和控制规律，并介绍了一种数字化的功率检测方法。 基于电压控制型逆变器并网的简化模型， 本文提出了一种提高并网电流质量的新方 法，即通过主动注入谐波电压，将并网电抗上的谐波压降补偿为 0，以达到抑制谐波电 流产生、降低并网电流 THD 的目的；通过对重复控制理论的相关讨论，分析了重复控 制的原理、结构和相关性能，并结合具体的逆变器实例设计了基于重复控制的谐波抑 制器；通过对单相 i p ?iq 谐波电流检测法分析，将其扩展运用到单相电路的谐波电压检 测中，提出了一种基于三角函数正交特性的谐波电压检测方法；讨论了不可调度式系 统逆变器功率环所需面对的问题，并提出对应的控制方案；最后通过软件仿真和硬件 平台的实验证明了本方案能有效降低并网电流畸变、提高电流质量。 分析了孤岛效应的产生原因、主要危害、检测原理和常见的检测方案，总结了目前 常见检测方案的主要问题，提出了一种简单易行、基于电压正反馈的主动反孤岛方法， 讨论了该方法设计中所需关注的主要问题以及对原有系统产生的影响，最后通过相关 的仿真和实验证明了这个方法的有效性。 指出本方案拥有基波和谐波各自独立调节的特性，并将其推广运用到波形控制领 域，提出在波形控制上基波和谐波分离控制的构想，并设计了一种的“谐波重复控制+ 基波瞬时控制”并联型复合控制方案。仿真结果表明，该方案能能够有效发挥并联型 复合控制的优势。
关键词：分布式发电系统; 并网; 电压控制模式; 谐波注入; 重复控制; 孤岛效应; 分离控制
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变电站电压无功控制技术
变电站电压无功控制技术 变电站电压无功控制技术 摘要：对变电站电压无功自动控制系统的工作原理进行了介绍和分析，并提出了控制系统中存在的若干问题以及解决的设想，由此再进一步提出了未来值得研究的方向。 关键词：变电站；电压无功；控制系统 中图分类号：TM411+.4文献标识码：A文章编号： 引言： 电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件。有效的电压调节和无功补偿不仅能提高电压的质量, 而且能够提高电力系统的稳定性和安全性, 充分发挥电网的经济效益。过去, 变电站的电压调整是依靠变电站值班人员通过手动操作变压器的有载调压分接头和投退电容器来完成。 1. VQC的原理 目前地区电网的变电站一般采用的无功补偿控制方法一般是人工调节和 VQC 控制调节。人工调节即变电站值班人员根据本站母线电压运行情况，进行人工投切本站的并联补偿电容器或者调节变压器分接头进行补偿，这种方式存在及时性差、难以优化的缺点。实现了变电站综合自动化的变电站，一般采用电压无功综合控制装置(VQC)进行无功综合控制。 由于电压、无功功率、功率因数是紧密联系的，根据系统的运行情况，在保证电压合格的情况下，从系统角度计算出每个变电站应该补偿的容量和合适的主变分接头位置，这样可以实现全网的无功损耗最小。但是，一方面电网调度自动化系统不具备这样的计算能力和防调控制能力。另一方面，变电站的并联补偿电容还不能根据系统要求实现无级平滑的调节无功，只能是分组投切。所以实际运行的变电站电压无功自动控制系统都是采用分区控制的原则。其中比较著名的是“九区域图”控制原则。
2.系统架构 本产品控制主板采用 32 位 RISC 架构的 ARM10 微控制器，该处理器具有极高的性能，主频高达 520MHz。本主板是嵌入式结构，板形接口极其紧凑，功耗极低。整板功耗就可以控制在 5W 以内。本主板具有 PC104 接口并且支持标准的 PC104 扩展板卡。并且具有丰富的接口资源，集成 3 路工业级串口、一路 100M 以太网接口，可以方便的连接各种工业控制模块。 USB 主接口 2 路、USB 设备接口 1 路、1 路AC97 音频、1 路 LCD 及触摸屏等接口。板载 VGA 接口，分辨率可达800 x 600，可以直接连接电脑显示器，配以 USB 鼠标和键盘，即可连接成为一台具有极低功耗的工业控制计算机。大容量的存储空间，64M 的 RAM ,256M 的 NandFlash，可满足客户对大量数据的存储。 3.模块划分 VQC 系统包括以下几大功能模块：通讯模块、规约模块、数据库模块、算法模块、采集与控制模块、数据定时清除模块， GUI 模块。 3.1 通讯模块 主要负责与变电站后台机的通讯，进行数据的传输。通讯方式包括 TCP/IP 通信和 RS232 串口通讯,数据主要包括上行信息（遥测、遥信、定值信息）和下行信息（电容断路器位置及判别运行方式的断路器位置，远程操作命令及故障清除命令，定值的远程设定）以及电压、电流数据。 3.2 规约模块 包括 modubs 规约、CDT规约、IEC101 规约、IEC104 规约。用于通讯的数据封装。规约支持的功能，细化出来。 3.3 数据库模块 用于数据的存储，主要存储的数据有补偿参数、实时数据（硬接点采集或软件获取）、通过算法计算后的计算结果（有功、无功、功率因数）。 3.4 算法模块 应用电压无功模糊识别判据，根据当前电压、电流值计算有功无
电流电压串联并联负反馈分析
一．电压串联负反馈： 图Z0303（a）为两级电压串联负反馈放大电路，图（b）是它的交流等效电路方框图。 1．反馈类型的判断 （1）找出联系输出回路与输入回路的反馈元件。图Z0303（a）中Rf、Cf、Re1是联系输出回路与输入回路的元件，故Rf、Cf、Re1是反馈元件，它们组成反馈网络，引入级间反馈。 （2）判断是电压反馈还是电流反馈。 可用两种方法来判别，一是反馈网络直接接在放大电路电压输出端，故为电压反馈；二是令Uo = 0，因Uf由Rf、Re1 对Uo分压而得，故Uf= 0反馈消失，所以为电压反馈； （3）判别是串联反馈还是并联反馈。 由图Z0303（a）可以看出：Ube = Ui - Uf 即输入端反馈信号与输入信号以电压形式相迭加，故为串联反馈，也可令Ui＝0，此时Uf仍能作用到放大电路输入端，故为串联反馈；还可以根据反馈信号引至共射电路发射极则为串联反馈。 （4）判别反馈极性。 假定Ui为+，则经两级共射电路放大后，Uo为+，经Rf与Re1 分压得到的Uf也为+，结果使得放大电路有效输入信号减弱，故为负反馈。 综上判断结果、该电路为电压串联负反馈放大电路。 2、反馈对输出电量的稳定作用 放大电路引入电压负反馈后，能够使输出电压稳定。任何外界因素引起输出电压不稳时，输出电压的变化将通过反馈网络立即回送到放大电路的输入端，并与原输入信号进行比较，得出与前一变化相反的有效输人信号，从而使输出电压的变化量得到削弱，输出电压便趋于稳定。 可见，负反馈使放大电路具有了自动调节能力。电压负反馈能够稳定输出电压。 3、信号源内阻对串联反馈效果的影响 由上面的讨论可见，对串联反馈Ube = Ui - Uf ，显然，UI越稳定，Uf 对Ube 的影响就越强，控制作用就越灵敏。当信号源内阻Rs = 0时，信号源为恒压源，Us就为恒定值，则Uf的增加量就全部转化为Ube 的减小量，此时，反馈效果最强。因此，串联反馈时，Rs 越小越好，或者说串联反馈适用于信号源内阻Rs 小的场合。 4、放大倍数及反馈系数的含义 对电压串联负反馈电路， Xi = Ui， Xo = Uo，Xf = Uf 故： AUf、FU，分别称为闭环电压放大倍数和电压反馈系数。