常見電路的傳遞函數(shù)課件

DC/DC模塊電源的反饋電路和設(shè)計(jì)方法DC/DC模塊電源的反饋電路和設(shè)計(jì)方法反饋電路(feedbackloop)的基本概念：閉環(huán)控制和負(fù)反饋拉普拉斯變換和傳遞函數(shù)波特圖(BodeCurve)穩(wěn)定性判據(jù)波特圖的測試基本電路的傳遞函數(shù)反饋回路的設(shè)計(jì)反饋電路(feedbackloop)的基本概念：閉環(huán)控制和自動控系統(tǒng)的基本形式：控制器被控對象輸入量控制量輸出量開環(huán)控制系統(tǒng)控制器被控對象輸入量控制量輸出量閉環(huán)控制系統(tǒng)誤差量反饋環(huán)節(jié)反饋量+-自動控系統(tǒng)的基本形式：控制器被控對象輸入量控制量輸出量開環(huán)控自動控系統(tǒng)的基本形式：控制器1被控對象輸入量控制量輸出量雙環(huán)控制系統(tǒng)誤差量反饋環(huán)節(jié)反饋量+-控制器2+-反饋環(huán)節(jié)輸入量1誤差量1內(nèi)環(huán)反饋?zhàn)詣涌叵到y(tǒng)的基本形式：控制器1被控對象輸入量控制量輸出量雙環(huán)輸出量Vo輸入量反饋量控制量Ve控制量If控制量D內(nèi)環(huán)反饋量內(nèi)環(huán)輸入量輸出量Vo輸入量反饋量控制量Ve控制量If控制量D內(nèi)SmallSignalAnalysisandTransferFunctionPIControllerOpticCouplerPWMPowerStageModelingDC/DCConverterwithSmallsignalAnalysisSmallSignalAnalysisandTran自動控制系統(tǒng)需分析解決的問題：穩(wěn)定性：穩(wěn)定性問題是任一自動控制系統(tǒng)能否實(shí)際應(yīng)用的必要條件，自動控制理論應(yīng)給出影響穩(wěn)定性的因數(shù)，并給出各種因數(shù)引起穩(wěn)定或不穩(wěn)定的范圍。

穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：即在穩(wěn)態(tài)情況下，控制系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確程度，以及控制系統(tǒng)對各種干擾的抑制能力。動態(tài)響應(yīng)：當(dāng)輸入量改變或者有干擾引入后，控制系統(tǒng)以多快以及怎樣的方式達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)需分析解決的問題：穩(wěn)定性：穩(wěn)定性問題是任一自動控自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：變換環(huán)節(jié)c(t)r(t)常微分方程描述：拉普拉斯變換：當(dāng)時拉普拉斯變換即為傅立葉變換自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：變換環(huán)節(jié)c(t)r(t)常微分方程描自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：變換環(huán)節(jié)r(t)c(t)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：變換環(huán)節(jié)r(t)c(t)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：G(s)R(s)C(s)G1(s)R(s)C(s)G2(s)G2(s)R(s)C(s)G1(s)+-R1(s)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：G(s)R(s)C(s)G1(s)R自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：傳遞函數(shù)G(s)：所有控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)均為一有理多項(xiàng)分式，其中s為復(fù)數(shù)。

傳遞函數(shù)G(s)的零點(diǎn)：即復(fù)數(shù)方程的根，即使G(s)為零的s的取值。傳遞函數(shù)G(s)的極點(diǎn)：即復(fù)數(shù)方程的根，即使G(s)為無窮大的s的取值。G(s)R(s)C(s)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：傳遞函數(shù)G(s)：所有控制系統(tǒng)的傳遞反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析：G2(s)R(s)C(s)G1(s)+-R1(s)G(s)=G1(s)G2(s)稱為反饋回路的開環(huán)傳遞函數(shù)，可以通過分析G(s)的行為來考察反饋回路的穩(wěn)定性，即當(dāng)G(s)=-1或接近-1時系統(tǒng)將變得不穩(wěn)定.反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析：G2(s)R(s)C(s)G1(s)+開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性（波特圖）：開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性（波特圖）：反饋帶寬(kHz)相角裕量(degree)增益裕度(db)40o10db9kHz開環(huán)傳遞函數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)：相位在低頻段趨向于180度（即保證系統(tǒng)是負(fù)反饋系統(tǒng)）。在增益大于0的區(qū)間，相位必須大于0度。在相位等于或接近0度時,增益必須小于0。反饋帶寬(kHz)相角裕量(degree)增益裕度(db)4開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性的測量：G2(s)R(s)C(s)G1(s)+-R1(s)如何測得開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=G1(s)G2(s)?G2(s)R(s)C(s)G1(s)+-R1(s)ABABf網(wǎng)絡(luò)分析儀G(s)=A(s)/B(s)A/B開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性的測量：G2(s)R(s)C(s)G1輸出量Vo輸入量反饋量控制量Ve控制量If控制量D內(nèi)環(huán)反饋量內(nèi)環(huán)輸入量BASource輸出量Vo輸入量反饋量控制量Ve控制量If控制量D內(nèi)常見電路的傳遞函數(shù)課件常見電路的傳遞函數(shù)：RCL復(fù)祖抗傳遞函數(shù)常見電路的傳遞函數(shù)：RCL復(fù)祖抗傳遞函數(shù)常見電路的傳遞函數(shù)：RCUiUo一階極點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：RCUiUo一階極點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：CUiUoR2R1一階極點(diǎn)一階零點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：CUiUoR2R1一階極點(diǎn)一階零點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：CUiUoLR二階極點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：CUiUoLR二階極點(diǎn)光耦電路的傳遞函數(shù)：ton:1~5ustoff:5~10usCTR=Ic/IfTL181CTR:1~2光耦電路的傳遞函數(shù)：ton:1~5usCTR=Ic/If光耦電路的傳遞函數(shù)：一階極點(diǎn)光耦電路的傳遞函數(shù)：一階極點(diǎn)積分器的傳遞函數(shù)：CUiUoRR1Vref-+積分器的傳遞函數(shù)：CUiUoRR1Vref-PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：C1UiUoR2R1R3Vref-+PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：C1UiUoR2R1R3Vref-PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：C1UiUoR2R1R3VrefC2-+當(dāng)時PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：C1UiUoR2R1R3VrefC2-PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)原則：C1UiUoR2R1R3VrefC2-+零點(diǎn)憑率為1/(R1C1),極點(diǎn)頻率為1/(R1C2)零點(diǎn)頻率必須小于極點(diǎn)頻率，即C2<<C1R2僅與增益有關(guān)，與零極點(diǎn)無關(guān)。R3與反饋特性無關(guān)，僅與電壓設(shè)置有關(guān)。PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)原則：C1UiUoR2R1R3VrefC2-開關(guān)電源反饋電路的設(shè)計(jì)：分析固有電路（包括主功率電路,PWM控制器,光耦等）的相位極性,確定控制器的極性,保證負(fù)反饋連接。確定固有電路的極點(diǎn)分布情況，一般有輸出濾波器的二階極點(diǎn)，光耦的一階極點(diǎn)，功率電路的特殊極點(diǎn)等。設(shè)計(jì)反饋控制器，選擇適當(dāng)?shù)牧泓c(diǎn)補(bǔ)償頻率最低的極點(diǎn)。一般補(bǔ)償1~2個極點(diǎn)，補(bǔ)償?shù)臉O點(diǎn)越多系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)越好。確定反饋控制器的增益，以獲得最大的帶寬，同時保證足夠的增益裕度和相角裕量。在無法準(zhǔn)確估計(jì)系統(tǒng)增益的情況下，可嘗試較小的增益設(shè)計(jì)，以使系統(tǒng)穩(wěn)定，再嘗試較大的增益，以獲得良好的動態(tài)性能。開關(guān)電源反饋電路的設(shè)計(jì)：分析固有電路（包括主功率電路,PW二階極點(diǎn)一階極點(diǎn)一階極點(diǎn)零點(diǎn)零點(diǎn)零點(diǎn)二階極點(diǎn)一階極點(diǎn)一階極點(diǎn)零點(diǎn)零點(diǎn)零點(diǎn)開關(guān)電源反饋電路產(chǎn)生震蕩的原因：零極點(diǎn)發(fā)生偏移。極點(diǎn)往低頻段偏移，或增加了新的極點(diǎn)都有可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)。系統(tǒng)增益發(fā)生變化。如光耦的增益發(fā)生變化，PWM控制器的三角波斜率發(fā)生變化。消除震蕩的方法：降低控制器的增益。降低零點(diǎn)頻率。讓系統(tǒng)開環(huán)，用網(wǎng)絡(luò)分析儀測試其開環(huán)傳遞函數(shù)，以確定零極點(diǎn)分布和增益情況，再采取相應(yīng)對策。開關(guān)電源反饋電路產(chǎn)生震蕩的原因：零極點(diǎn)發(fā)生偏移。極點(diǎn)往低頻段反饋帶寬(kHz)相角裕量(degree)增益裕度(db)40o10db9kHz良好的幅頻特性新對應(yīng)于良好的穩(wěn)定性和快速的動態(tài)響應(yīng)：相角裕量大于50o增益裕度大于15db帶寬大于20kHz反饋帶寬(kHz)相角裕量(degree)增益裕度(db)4DC/DC模塊電源的反饋電路和設(shè)計(jì)方法DC/DC模塊電源的反饋電路和設(shè)計(jì)方法反饋電路(feedbackloop)的基本概念：閉環(huán)控制和負(fù)反饋拉普拉斯變換和傳遞函數(shù)波特圖(BodeCurve)穩(wěn)定性判據(jù)波特圖的測試基本電路的傳遞函數(shù)反饋回路的設(shè)計(jì)反饋電路(feedbackloop)的基本概念：閉環(huán)控制和自動控系統(tǒng)的基本形式：控制器被控對象輸入量控制量輸出量開環(huán)控制系統(tǒng)控制器被控對象輸入量控制量輸出量閉環(huán)控制系統(tǒng)誤差量反饋環(huán)節(jié)反饋量+-自動控系統(tǒng)的基本形式：控制器被控對象輸入量控制量輸出量開環(huán)控自動控系統(tǒng)的基本形式：控制器1被控對象輸入量控制量輸出量雙環(huán)控制系統(tǒng)誤差量反饋環(huán)節(jié)反饋量+-控制器2+-反饋環(huán)節(jié)輸入量1誤差量1內(nèi)環(huán)反饋?zhàn)詣涌叵到y(tǒng)的基本形式：控制器1被控對象輸入量控制量輸出量雙環(huán)輸出量Vo輸入量反饋量控制量Ve控制量If控制量D內(nèi)環(huán)反饋量內(nèi)環(huán)輸入量輸出量Vo輸入量反饋量控制量Ve控制量If控制量D內(nèi)SmallSignalAnalysisandTransferFunctionPIControllerOpticCouplerPWMPowerStageModelingDC/DCConverterwithSmallsignalAnalysisSmallSignalAnalysisandTran自動控制系統(tǒng)需分析解決的問題：穩(wěn)定性：穩(wěn)定性問題是任一自動控制系統(tǒng)能否實(shí)際應(yīng)用的必要條件，自動控制理論應(yīng)給出影響穩(wěn)定性的因數(shù)，并給出各種因數(shù)引起穩(wěn)定或不穩(wěn)定的范圍。

穩(wěn)態(tài)響應(yīng)：即在穩(wěn)態(tài)情況下，控制系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確程度，以及控制系統(tǒng)對各種干擾的抑制能力。動態(tài)響應(yīng)：當(dāng)輸入量改變或者有干擾引入后，控制系統(tǒng)以多快以及怎樣的方式達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)需分析解決的問題：穩(wěn)定性：穩(wěn)定性問題是任一自動控自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：變換環(huán)節(jié)c(t)r(t)常微分方程描述：拉普拉斯變換：當(dāng)時拉普拉斯變換即為傅立葉變換自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：變換環(huán)節(jié)c(t)r(t)常微分方程描自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：變換環(huán)節(jié)r(t)c(t)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：變換環(huán)節(jié)r(t)c(t)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：G(s)R(s)C(s)G1(s)R(s)C(s)G2(s)G2(s)R(s)C(s)G1(s)+-R1(s)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：G(s)R(s)C(s)G1(s)R自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：傳遞函數(shù)G(s)：所有控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)均為一有理多項(xiàng)分式，其中s為復(fù)數(shù)。

傳遞函數(shù)G(s)的零點(diǎn)：即復(fù)數(shù)方程的根，即使G(s)為零的s的取值。傳遞函數(shù)G(s)的極點(diǎn)：即復(fù)數(shù)方程的根，即使G(s)為無窮大的s的取值。G(s)R(s)C(s)自動控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述：傳遞函數(shù)G(s)：所有控制系統(tǒng)的傳遞反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析：G2(s)R(s)C(s)G1(s)+-R1(s)G(s)=G1(s)G2(s)稱為反饋回路的開環(huán)傳遞函數(shù)，可以通過分析G(s)的行為來考察反饋回路的穩(wěn)定性，即當(dāng)G(s)=-1或接近-1時系統(tǒng)將變得不穩(wěn)定.反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析：G2(s)R(s)C(s)G1(s)+開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性（波特圖）：開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性（波特圖）：反饋帶寬(kHz)相角裕量(degree)增益裕度(db)40o10db9kHz開環(huán)傳遞函數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)：相位在低頻段趨向于180度（即保證系統(tǒng)是負(fù)反饋系統(tǒng)）。在增益大于0的區(qū)間，相位必須大于0度。在相位等于或接近0度時,增益必須小于0。反饋帶寬(kHz)相角裕量(degree)增益裕度(db)4開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性的測量：G2(s)R(s)C(s)G1(s)+-R1(s)如何測得開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)=G1(s)G2(s)?G2(s)R(s)C(s)G1(s)+-R1(s)ABABf網(wǎng)絡(luò)分析儀G(s)=A(s)/B(s)A/B開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性的測量：G2(s)R(s)C(s)G1輸出量Vo輸入量反饋量控制量Ve控制量If控制量D內(nèi)環(huán)反饋量內(nèi)環(huán)輸入量BASource輸出量Vo輸入量反饋量控制量Ve控制量If控制量D內(nèi)常見電路的傳遞函數(shù)課件常見電路的傳遞函數(shù)：RCL復(fù)祖抗傳遞函數(shù)常見電路的傳遞函數(shù)：RCL復(fù)祖抗傳遞函數(shù)常見電路的傳遞函數(shù)：RCUiUo一階極點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：RCUiUo一階極點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：CUiUoR2R1一階極點(diǎn)一階零點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：CUiUoR2R1一階極點(diǎn)一階零點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：CUiUoLR二階極點(diǎn)常見電路的傳遞函數(shù)：CUiUoLR二階極點(diǎn)光耦電路的傳遞函數(shù)：ton:1~5ustoff:5~10usCTR=Ic/IfTL181CTR:1~2光耦電路的傳遞函數(shù)：ton:1~5usCTR=Ic/If光耦電路的傳遞函數(shù)：一階極點(diǎn)光耦電路的傳遞函數(shù)：一階極點(diǎn)積分器的傳遞函數(shù)：CUiUoRR1Vref-+積分器的傳遞函數(shù)：CUiUoRR1Vref-PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：C1UiUoR2R1R3Vref-+PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：C1UiUoR2R1R3Vref-PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：C1UiUoR2R1R3VrefC2-+當(dāng)時PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)：C1UiUoR2R1R3VrefC2-PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)原則：C1UiUoR2R1R3VrefC2-+零點(diǎn)憑率為1/(R1C1),極點(diǎn)頻率為1/(R1C2)零點(diǎn)頻率必須小于極點(diǎn)頻率，即C2<<C1R2僅與增益有關(guān)，與零極點(diǎn)無關(guān)。R3與反饋特性無關(guān)，僅與電壓設(shè)置有關(guān)。PI調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)原則：C1U