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作為電子工程師，每天接觸電源的設(shè)計工程師，發(fā)現(xiàn)不管是電源的老手，高手、新手，幾乎對控制環(huán)路的設(shè)計一籌莫展，基本上靠實驗。當(dāng)然，靠實驗是可以的，但出問題時往往無從下手，在這里我想以反激電源為例子(在所有拓撲中環(huán)路是最難的,由于RHZ 的存在)，大概說一下電源的環(huán)路控制，具體怎么設(shè)計，然后是如何計算的，至少使大家在有問題的時候，能夠從理論上分析出解決問題的思路。
先簡單介紹下，環(huán)路設(shè)計中用到的一些基本知識。
電源中遇到的零極點
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以上為示意圖，主要說明不同零極點的概念，不代表實際位置
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電源控制環(huán)路常用的3種補償方式
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單極點補償
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適用于電流型控制和工作在DCM 方式并且濾波電容的ESR 零點頻率較低的電源.其主要作用原理是把控制帶寬拉低,在功率部分或加有其他補償?shù)牟糠值南辔贿_到180 度以前使其增益降到0dB. 也叫主極點補償。
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雙極點、單零點補償
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適用于功率部分只有一個極點的補償。如：所有電流型控制和非連續(xù)方式電壓型控制。
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三極點、雙零點補償
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適用于輸出帶LC諧振的拓撲，如所有沒有用電流型控制的電感電流連續(xù)方式拓撲。以上公式中假設(shè)C2<
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環(huán)路穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)
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只要在增益為1 時(0dB)整個環(huán)路的相移小于360 度，環(huán)路就是穩(wěn)定的。
但如果相移接近360度,會產(chǎn)生兩個問題：
相移可能因為溫度，負載及分布參數(shù)的變化而達到360 度而產(chǎn)生震蕩；
接近360度，電源的階躍響應(yīng)(瞬時加減載)表現(xiàn)為強烈震蕩，使輸出達到穩(wěn)定的時間加長，超調(diào)量增加。如下圖所示具體關(guān)系：
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所以環(huán)路要留一定的相位裕量，如圖Q=1時輸出是表現(xiàn)最好的，所以相位裕量的最佳值為52度左右，工程上一般取45度以上。如下圖所示：
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這里要注意一點，就是補償放大器工作在負反饋狀態(tài)，本身就有180度相移，所以留給功率部分和補償網(wǎng)絡(luò)的只有180度。幅值裕度不管用上面哪種補償方式都是自動滿足的，所以設(shè)計時一般不用特別考慮。由于增益曲線為-20dB/decade時，此曲線引起的最大相移為90度，尚有90度裕量，所以一般最后合成的整個增益曲線應(yīng)該為-20dB/decade部分穿過0dB。在低于0dB帶寬后，曲線最好為-40dB/decade，這樣增益會迅速上升，低頻部分增益很高，使電源輸出的直流部分誤差非常小，既電源有很好的負載和線路調(diào)整率。
如何設(shè)計控制環(huán)路？
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經(jīng)常主電路是根據(jù)應(yīng)用要求設(shè)計的，設(shè)計時一般不會提前考慮控制環(huán)路的設(shè)計。我們的前提就是假設(shè)主功率部分已經(jīng)全部設(shè)計完成，然后來探討環(huán)路設(shè)計。環(huán)路設(shè)計一般由下面幾過程組成：
1）畫出已知部分的頻響曲線；
2）根據(jù)實際要求和各限制條件確定帶寬頻率,既增益曲線的0dB頻率；
3）根據(jù)步驟2)確定的帶寬頻率決定補償放大器的類型和各頻率點。使帶寬處的曲線斜率為20dB/decade，畫出整個電路的頻響曲線。
上述過程也可利用相關(guān)軟件來設(shè)計，如pspice，POWER-4-5-6。
以下是一些解釋：
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已知部分的頻響曲線是指除Kea(補償放大器)外的所有部分的乘積，在波得圖上是相加。
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環(huán)路帶寬當(dāng)然希望越高越好，但受到幾方面的限制：
a）香農(nóng)采樣定理決定了不可能大于1/2Fs;
b）右半平面零點(RHZ)的影響，RHZ隨輸入電壓，負載，電感量大小而變化，幾乎無法補償，我們只有把帶寬設(shè)計的遠離它，一般取其1/4-1/5;
c）補償放大器的帶寬不是無窮大，當(dāng)把環(huán)路帶寬設(shè)的很高時會受到補償放大器無法提供增益的限制，及電容零點受溫度影響等。所以一般實際帶寬取開關(guān)頻率的1/6-1/10。
為幫助大家盡快掌握開關(guān)電源環(huán)路補償設(shè)計、應(yīng)用，熟悉自動控制理論的基礎(chǔ)知識，如零點/極點概念、對系統(tǒng)的影響，伯德圖、相位裕度、穿越頻率等，到什么是環(huán)路補償，補償在電路中的位置及作用、如何設(shè)置，再結(jié)合經(jīng)驗設(shè)計，從功率等級、補償類型模型電路，學(xué)會電源環(huán)路補償整個完整的項目流程，全方位為幫助您解決各種電源環(huán)路設(shè)計上的難題。為此，小編精選了十本經(jīng)典的開關(guān)電源（SMPS）環(huán)路補償系列入門進階書籍，供大家學(xué)習(xí)參考。
1.Designing Control Loops for Linear and Switching Power Supplies
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中文譯名：為線性和開關(guān)電源設(shè)計控制回路：教程指南。本書主要介紹了使用SPICE仿真設(shè)計開關(guān)電源，巴索的經(jīng)典開關(guān)電源著作之一。作為應(yīng)屆生和經(jīng)驗豐富的工程師，提供了非常寶貴的SPICE模擬和實用設(shè)計的理論、案例指導(dǎo)。解釋了如何推導(dǎo)目前最流行的電源轉(zhuǎn)換器的創(chuàng)建方法，本書搭配了600多幅開關(guān)電源模型，在使用焊錫之前，可以利用本書提供的案例，在SPICE電腦端模擬使用開關(guān)電源。
2.Switch-Mode Power Supplies：SPICE Simulations and Practical Designs
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對于市場上很多開關(guān)電源的書籍，要么過于學(xué)術(shù)，跟實際世界缺乏聯(lián)系，要么就是太過于實用，缺乏設(shè)計實例中所需要用的大多數(shù)形式的理論基礎(chǔ)。本書通過提供技術(shù)性的內(nèi)容，來填補大部分電源工程師，在“實用性設(shè)計”方面的技術(shù)空缺。比如：第3章補償技術(shù)，不僅描述了運算放大器，而且很多教科書帶有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TL431，在本書里也有會重點介紹到，例程中會提供一些流程的SPICE編輯器演示例子，提供目前市場上PSIM、Transim、Tina、Multisim、Intusoft多種演示電路模擬。
3.開關(guān)電源SPICE仿真與實用設(shè)計
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推薦的第2本書的中文譯版，推薦大家閱讀英文原版基礎(chǔ)上，可以借鑒讀一下中文版本，加深對電源書籍的理論實踐部分的理解。本書特色是給出完整的開關(guān)電源變換器的理論、仿真設(shè)計方法，只給出必需的理論方程，同時通過大量的實例介紹來仿真分析。
4.Linear Circuit Transfer Functions
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一本講解沒有繁瑣代數(shù)的情況下，以更系統(tǒng)的方式計算網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。書里有很多例程，所有的答案和技巧，教你如何使用SPICE和MathCAD來雙重檢查。對于電子電路，電氣工程師等專業(yè)人士學(xué)習(xí)很有趣，也很有用。
5.Power Electronics Converters, Applications, and Design（電力電子轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用和設(shè)計）
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本書提供完整英文原版PDF+經(jīng)典講義+超詳細全套課后答案
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電力電子轉(zhuǎn)換器應(yīng)用與設(shè)計第2版，英文原版，Ned Mohan著。本書介紹了500Kw功率范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)換器應(yīng)用及相關(guān)設(shè)計，由新一代功率半導(dǎo)體器件構(gòu)成的各種實用的、新興的電力電子轉(zhuǎn)換器。對二極管整流器、晶閘管轉(zhuǎn)換器的擴展討論，以及關(guān)于散熱器的新章節(jié)，一步步介紹設(shè)計方法的磁性元件，數(shù)字技術(shù)和常用的仿真軟件工具（如SPICE、MATLAB和EMTP）等電路模擬仿真。
6.Power Electronics Handbook - Devices, Circuits, and Applications （2011）電力電子手冊 - 器件、電路和應(yīng)用
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電力電子手冊第3版旨在吸引新一代的工程專業(yè)人員，本書包含四個章節(jié)內(nèi)容，涵蓋了可再生能源、能源傳輸、能源儲存，以及分布式和熱電聯(lián)產(chǎn)(DCG)技術(shù)的介紹，包括燃氣輪機、發(fā)電機組、微型渦輪機、風(fēng)力渦輪機、變速發(fā)電機、光伏發(fā)電和燃料電池。學(xué)習(xí)本書，能夠為指定的電力電子設(shè)計項目提供技術(shù)設(shè)計領(lǐng)導(dǎo)，并引導(dǎo)設(shè)計從概念到生產(chǎn)，到涉及重大的范圍和復(fù)雜性的實際應(yīng)用。
7.DC-to-DC Power Conversion（DC-DC電源轉(zhuǎn)換器）
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電力電子領(lǐng)域涵蓋了所有的工程和科學(xué)領(lǐng)域處理電能的轉(zhuǎn)換。每個電力電子領(lǐng)域都有其自身的理論框架、基本原則、分析方法，以及工程學(xué)科。本書旨在提供對從事某一特定領(lǐng)域工作的學(xué)生、研究人員和工程師，對于電力電子-脈沖寬度調(diào)制（PWM）直流到直流電源轉(zhuǎn)換的技能要求。
8.Electric Circuits-10th edition - by James W. Nilsson&James W. Nilsson
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一本國外的《電路》經(jīng)典教材，《Electric Circuits》 第十版，作者是詹姆斯。本書適用于想系統(tǒng)了解電路的學(xué)生、工程師群體，這本書是近25年來使用最廣泛的電路入門教材。提供給學(xué)員個性化的學(xué)習(xí)、輔導(dǎo)，通過電路分析幫助解決如何使用技術(shù)，與實際工程師面臨的問題相關(guān)聯(lián)，如何評估問題，理解基本方程式和概念理論，幫助學(xué)員專注于電路中的關(guān)鍵原理。
9.Fast Analytical Techniques for Electrical & Electronic Circuits（電路電子快速分析技術(shù)）
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目前大多數(shù)工程師和學(xué)生都知道的電路分析，唯一方法大都是節(jié)點或回路分析。這本書獨特之處在于，作者描述了解決復(fù)雜線性電路符號的形式，和獲得任何傳遞函數(shù)或阻抗等有意義參數(shù)的替代技術(shù)，為工程師提供了一整套解決電路設(shè)計問題的強大工具，也提供了讀者對于電路操作的理解。
10.開關(guān)變換器的建模與控制
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本書系統(tǒng)論述了開關(guān)變換器建模與控制方面的基本原理、基本方法、基本仿真技術(shù)以及實用設(shè)計方法。主要內(nèi)容有：連續(xù)導(dǎo)電模式（CCM）下開關(guān)變換器建模；斷續(xù)導(dǎo)電模式（DCM）下開關(guān)變換器建模；開關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識；電壓控制型開關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；平均電流控制型開關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；峰值電流控制型開關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；開關(guān)變換器的仿真技術(shù)；諧振變換器建模。
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十本開關(guān)電源（SMPS）必讀經(jīng)典環(huán)路補償設(shè)計與分析叢書，資料截圖如下：
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為幫助電源設(shè)計新手，工程師能夠更好地理解開關(guān)電源補償設(shè)計，單獨給初學(xué)者準(zhǔn)備了TI經(jīng)典環(huán)路補償設(shè)計入門教程+學(xué)習(xí)視頻（視頻地址，請私聊助教單獨索取觀看鏈接~）包括且不限于如下內(nèi)容：電源轉(zhuǎn)換拓撲器分類、控制環(huán)路基礎(chǔ)知識、電壓/電流模式升/降壓功率級、誤差放大器、開關(guān)穩(wěn)壓器補償、環(huán)路測試方法、負載階躍分析、環(huán)路測量...
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除了理論學(xué)習(xí)，還給大家準(zhǔn)備了開關(guān)電源環(huán)路補償仿真、設(shè)計與分析相關(guān)解決方案，PSPICE仿真模型、簡明教程、仿真實例及電源電路優(yōu)化思路方法。
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開關(guān)電源環(huán)路補償仿真、設(shè)計案例
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PSPICE仿真模型、實例與分析
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如何領(lǐng)取以上全部開關(guān)電源（SMPS）資料呢？
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長按以下二維碼，掃碼進群后完成任務(wù)，即可馬上領(lǐng)?。?/span>
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若掃碼失敗，可聯(lián)系學(xué)院助教小包
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原文標(biāo)題：好書分享：10本開關(guān)電源環(huán)路設(shè)計收藏精品，每本都是經(jīng)典！
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