Создать ответ 
Моделирование петлевого усиления импульсных стабилизаторов напряжения.
Автор Сообщение
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,648
Сказал спасибо: 219
Поблагодарили: 631
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #1
Моделирование петлевого усиления импульсных стабилизаторов напряжения.
Сопсно этот метод применим не только для анализа импульсных регуляторов напряжения, но и для усилителей класса D.
Т.е. почти везде где используется PWM в петле ООС.

Для чего это нужно и почему это удобно?

Обычно предварительная оценка устойчивости производится в частотной области малосигнального анализа (AC) моделирующего софта .
Моделировать в режиме переходных процессов (Transient) очень неудобно. К тому же это может занимать очень много времени.
При этом, оценка устойчивости в AC режиме для линейных не ключевых устройств достаточно проста.
В случае импульсных устройств (например с PWM), AC анализ напрямую не применим.
Поэтому достаточно заманчиво создать некую модель таких устройств, которую можно было-бы использовать и в AC режиме.

Такая модель используется достаточно давно и называется "усредняющей".

Несколько слов об ограничениях данной модели.

Эта модель достаточно точно работает до частот раз в 5 меньших частоты работы PWM.
Дальше начинаются эффекты, связанные с переключением и точность модели заметно падает.
Для ключевых регуляторов напряжения это не является существенным ограничением, поскольку их
частоту единичного усиления стараются ограничить значением не выше 1/5 частоты переключения или ниже.
Так же, это напрямую применимо только для устройств с петлёй по напряжению (voltage mode).
Классический анализ устойчивости для устройств с токовым управлением (current mode ) практически
не применим. Поскольку токовое управление означает принципиально нелинейное устройство. Т.е. усиление
в нём зависит от сигнала. Существует куча литературы в которой этот тип управления анализируется с точки
зрения классической теории стабильности. На мой взгляд это большая лажа.

Итак, что нам мешает напрямую анализировать ключевой источник в частотной области?
А как сопсно анализировать в ней PWM?

Если учесть те ограничения о которых упоминалось ранее-очень просто.

В качестве примера рассмотрим блок-схему понижающего преобразователя напряжения.
Структурная схему регулятора, изображена на рисунке.

   

Теперь вспомним, что мы говорим об "усредняющей" модели.
Т.е. мы полагаем что Vo это среднее напряжение за период частоты переключения.
Тогда, считая что Vosc это пиковое напряжение генератора пилы, мы можем вывести
выражение для коэффициента передачи PWM модулятора.
Примерный ход рассуждений показан в нижней части рисунка.
Результат на первый взгляд кажется немного странным.
Коэффициент передачи модулятора = входному напряжению делённому на пиковое напряжение генератора пилы.
Тем не менее это именно так.
Кстати, если Вы посмотрите на параметры, указанные в даташите большинства контроллеров,
Вы скорее всего увидите там значение Vosc.
И оно приведено именно для того чтоб можно было рассчитать коэффициент передачи модулятора.

Итак, у нас есть все элементы для построения усреднённой модели.


...To be continued.....

Nobody Is Perfect
10-25-2014 11:42 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
4 пользователя сказали спасибо begemot за это сообщение:
nazar (10-25-2014), Nick (02-02-2015), sanmigel (06-29-2015), thickman (12-25-2017)
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,648
Сказал спасибо: 219
Поблагодарили: 631
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #2
RE: Моделирование петлевого усиления импульсных стабилизаторов напряжения.
Вот пример того как это можно моделировать. Думаю что назначение элементов понятно.

   

Моделька в аттаче.

Петлевое усиление в реальном устройстве измеряется примерно так-же. При наличии соответствующего нетворк аналайзера.


Прикрепления
.zip  SW_AVER.zip (Размер: 1.56 Кб / Загрузок: 4)

Nobody Is Perfect
02-03-2015 12:38 PM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
thickman Не на форуме
Junior Member
**

Сообщений: 12
Сказал спасибо: 1
Поблагодарили: 0
У нас с: Jan 2017
Сообщение: #3
RE: Моделирование петлевого усиления импульсных стабилизаторов напряжения.
В русскоязычных литературах часто вместо так называемой "усредняющей", "усредненной" модели используется понятие "непрерывная модель импульсного преобразователя". Даже серьезные учёные мужи (проф Мелешин В. И.) не гнушаются таким определением. Да и просто толковые инженера, чтоб далеко не ходить, к примеру slawik (aka wim) с Вегалаба. Одна из его статей: http://www.russianelectronics.ru/develop...doc/50567/
Вы же за такую возмутительную вольность сразу посылаете крестиком или звёздочкой вышивать. На Ваш взгляд, есть какая-то очень серьёзная, принципиальная ошибка "в определении по-русски"?
12-25-2017 01:17 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,648
Сказал спасибо: 219
Поблагодарили: 631
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #4
RE: Моделирование петлевого усиления импульсных стабилизаторов напряжения.
С Миддельбруком был немного знаком, так же как и с некоторыми его работами.
С проф Мелешиным и его работами увы, сталкиваться не доводилось.
1. В данной области есть общепринятая и вполне устоявшаяся международная техническая терминология. Что упрощает адекватное понимание, в независимости от того на каком языке она применяется. Это не означает что кривая терминология используется только на русском, много забавных примеров можно привести из статей и руководств по применению написанных нашими китайскими и индусскими коллегами и на аглицком языке.
2. Термин усредняющая (или усреднённая) модель в данном случае однозначно определяет подход к преобразованию модели для того чтоб её можно было легко анализировать в частотной области. Что кстати и указывает на ограничения в применимости этой модели.
3. Термин "непрерывная модель" не отражает сути преобразования. Поскольку обе модели, и Transient и AC являются непрерывными. Мне непонятно зачем применять название, которое никак не
отражает сути происходящего.

Nobody Is Perfect
01-01-2018 11:57 PM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
begemot Не на форуме
Posting Freak
*****

Сообщений: 3,648
Сказал спасибо: 219
Поблагодарили: 631
У нас с: Mar 2014
Сообщение: #5
RE: Моделирование петлевого усиления импульсных стабилизаторов напряжения.
Статейка slawik (aka wim) на которую вы ссылаететесь, кстати, очень неплохая.

Nobody Is Perfect
01-02-2018 07:51 AM
Найти все сообщения Сказать Спасибо!
Создать ответ 


Похожие темы
Тема: Автор Ответов: Просмотров: Посл. сообщение
  Неортодоксально удифильский регулятор напряжения с необоснованно высокими параметрами begemot 54 5,248 12-18-2017 09:47 AM
Посл. сообщение: begemot
  Как проверить устойчивость регулятора напряжения begemot 24 1,949 06-19-2017 12:49 PM
Посл. сообщение: shkal
  "Качественные" интегральные стабилизаторы напряжения. begemot 101 49,269 05-31-2017 05:11 PM
Посл. сообщение: Traktorist3d
  Стабилизаторы напряжения сети для аудиотехники. bobby_ii 18 12,619 10-15-2014 11:35 AM
Посл. сообщение: shkal

Переход:

Пользователи просматривают эту тему: 1 Гость(ей)