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電源環路補償的基礎——控制框圖

控制框圖是一種描述控制系統的一種圖形數學模型,它能讓人更好地理解動態系統的組成和互聯。

1。控制框圖

控制框圖

建模和傳遞函式模型描述了整個系統的因果(輸入-輸出)關係。例如,已知教室裡的加熱系統的簡化控制框圖,如下圖所示,透過設定期望溫度,也稱為

輸入

,可以開啟鍋爐為房間提供熱量。這個過程相對直接。實際的室溫也稱為

輸出

,透過恆溫器內的

感測器

測量。恆溫器內的簡單電路將實際室溫與期望室溫進行比較(

比較器)

。如果室溫低於期望溫度,將產生誤差電壓。誤差電壓作為開關開啟氣體閥門從而開啟鍋爐(或

執行器

)。開啟教室的門窗會造成熱量損失,這自然會干擾加熱過程

(擾動

)。

房間的溫度是由輸出感測器不斷監測的,測量輸出並將它與輸入進行比較以建立誤差訊號的過程稱為

反饋

。注意,這裡的誤差電壓使鍋爐開啟,當誤差達到零時,鍋爐最終關閉。

本例中,控制框圖只是簡單地展示了系統組成部分之間的相互作用,並沒有給出數學細節。如果系統所有元件的數學關係和函式關係已知,則控制器可以作為系統分析或者計算求解的工具。

大多數控制系統控制框圖中的典型元件如下。

●比較器

●表示單個元件傳遞函式的方框,包括輸入訊號變換器、輸出感測器、執行器、控制器、物件(被控變數的元件)

●輸入或參考訊號

●輸出訊號

●擾動訊號

●反饋迴路

圖2中展示了這些元件互聯的結構。可以對比圖1和圖2,為每個系統找到控制術語。

2。開關電源的系統框圖

開關電源系統眾所周知,開關電源是一個典型的閉環控制系統。下圖是一個典型的反饋控制系統的框圖:

在反饋控制系統中,控制器對被控物件施加的控制作用是取自被控量(即輸出量)的反饋資訊,用來不斷地修正被控量與給定值之間的偏差,從而實現對被控物件進行控制任務,這就是反饋控制的原理。

對於一個實際的系統而言,往往伴隨著外界的擾動,則系統的輸出將會受到擾動的影響:

開關電源是一個典型的反饋控制系統,將上圖對應到開關電源:

在開關電源的環路分析中,通常我們把誤差放大器部分叫做補償電路(Compensation Circuit),把PWM發生器和功率拓撲(正激、反激、半橋、全橋。。。。。)合併叫做功率級(Power Stage),於是有:

實際上,我們所說的環路控制,主要是在補償電路上下功夫。

3。反饋控制系統的4大傳遞函式

閉環控制系統的典型框圖如圖所示。控制系統外作用一般有兩類訊號,一類是系統給定輸入訊號R(s),另一類是系統擾動輸入訊號D(s)。研究系統受控量的變化規律,不僅要考慮給定訊號的作用,還要考慮擾動訊號的作用。

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