電源適配器環(huán)路設(shè)計(jì)及控制技術(shù)探討

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電源適配器環(huán)路設(shè)計(jì)及控制技術(shù)探討

由于平板電腦電源適配器缺乏控制理論方面的知識(shí)在剛接觸反饋環(huán)路的時(shí)候?qū)ζ渲械暮芏嗝~不是很明白，這次準(zhǔn)備采用圖解的方法逐一的搞清楚這些名詞并且試圖找出一種便捷的設(shè)置零、極點(diǎn)的方法。大家可以分享。共同探討，進(jìn)步。

在經(jīng)典控制理論中經(jīng)常看到PID控制（比例、積分、微分），這三者是獨(dú)立的互不影響的所以容易調(diào)節(jié)。零極點(diǎn)的方法同PID有異曲同工之妙，如果有被控系統(tǒng)的精確模型那么只要在bode圖上移動(dòng)零極點(diǎn)并采用加減運(yùn)算就能得出較理想的控制效果，貌似比PID還簡(jiǎn)單（PID的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需被控系統(tǒng)的模型）。如何理解零極點(diǎn)、雙重零極點(diǎn)、斜率-1過(guò)穿越頻率、條件穩(wěn)定、1/2fs采樣定理等等將是首先探討的問(wèn)題。

采樣頻率和被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型有什么必然的聯(lián)系？PID中的參數(shù)因相互獨(dú)立容易實(shí)現(xiàn)“盲調(diào)”，比如工程上不容易建模，被控對(duì)象又不復(fù)雜的，經(jīng)常會(huì)采用如下口訣
參數(shù)整定找較佳，從大到小順序查
先是比例后積分，較后再把微分加
曲線振蕩很頻繁，比例度盤(pán)要放大
曲線漂浮繞大灣，比例度盤(pán)往小扳
曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降
曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)
曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)
動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)
理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1
一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低

圖1-1-1 單極點(diǎn)1—RC低通濾波器
單極點(diǎn)的特性如圖1-1-1所示可用一個(gè)RC低通濾波器來(lái)表述。隨著輸入信號(hào)頻率的增加輸出的電壓幅值不斷下降相位逐漸逼近-90度（相位滯后）。
符合這一特性的還有LR低通濾波器，見(jiàn)下圖：

圖1-1-2 單極點(diǎn)2—LR低通濾波器
從兩張圖可以看出極點(diǎn)的特性是使信號(hào)幅值發(fā)生衰減這對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定有益，不過(guò)相位滯后不利于系統(tǒng)穩(wěn)定。從bode圖上看極點(diǎn)就是使增益曲線發(fā)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的拐點(diǎn)，從公式上看就是能使分母等于零從而得到一個(gè)極大值（后面提到的原極點(diǎn)會(huì)比較明顯）。

如果將圖1-1-1和圖1-1-2串聯(lián)起來(lái)使用對(duì)幅值的衰減能力更強(qiáng)，其幅頻特性和相頻特性曲線如下：

圖1-1-3中紅色曲線為單極點(diǎn)藍(lán)線虛線為兩個(gè)單極點(diǎn)串聯(lián)，串聯(lián)后幅頻曲線由斜率-1變?yōu)榱诵甭?2，相位由-90度滯后為-180度，這就是雙極點(diǎn)的特性。
一般電路中的雙極點(diǎn)是由LC電路產(chǎn)生的，理想的不帶寄生電阻的LC雙極點(diǎn)圖如下：

在圖1-1-1中如果電容取無(wú)窮大（或RC無(wú)窮大）其極點(diǎn)頻率fp=1/(2πRC)將無(wú)限接近于零，變成了過(guò)零點(diǎn)的極點(diǎn)——零極點(diǎn)（或稱(chēng)原極點(diǎn)）。這時(shí)RC電路無(wú)限接近于積分電路，在實(shí)際補(bǔ)償環(huán)路中一般就是用積分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的零極點(diǎn)。

從公式上看當(dāng)頻率f=0時(shí)分母等于零傳遞函數(shù)的增益無(wú)窮大，所以零極點(diǎn)可以用來(lái)提升靜態(tài)增益（零頻增益）。在補(bǔ)償環(huán)路中零極點(diǎn)一般是必須和首先增加的環(huán)節(jié)。

零點(diǎn)的特性剛好跟極點(diǎn)相反，對(duì)信號(hào)的幅值進(jìn)行放大同時(shí)相位產(chǎn)生+90度偏移（相位超前），前者不利于系統(tǒng)穩(wěn)定后者有益于系統(tǒng)穩(wěn)定。由于要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大所以單零點(diǎn)電路要借助于運(yùn)放來(lái)搭建。

如圖1-2-1從bode圖上看零點(diǎn)就是增益曲線發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的拐點(diǎn)，從公式上看零點(diǎn)在分子上可以使方程得到零值。
圖1-2-1中的電路兩個(gè)串聯(lián)就構(gòu)成了雙零點(diǎn)電路，幅頻特性和相頻特性曲線如下：

如果將圖1-1-1的單零點(diǎn)和圖1-2-1的單極點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)使用結(jié)果會(huì)如何？

圖1-2-3 零點(diǎn)、極點(diǎn)重合
圖1-2-3顯示當(dāng)零、極點(diǎn)重合后輸出信號(hào)和輸入信號(hào)一致不發(fā)生任何改變。從這里可以得出一個(gè)結(jié)論：極點(diǎn)可用零點(diǎn)來(lái)補(bǔ)償零點(diǎn)可用極點(diǎn)來(lái)補(bǔ)償，雙極點(diǎn)可用雙零點(diǎn)來(lái)補(bǔ)償。

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| 發(fā)布時(shí)間：2019.03.23 來(lái)源：電源適配器廠家

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