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開(kāi)關(guān)電源環(huán)路學(xué)習筆記(5)-脈沖調制級傳遞函數

發(fā)布人:yingjian 時(shí)間:2022-06-22 來(lái)源:工程師 發(fā)布文章

上節分析了反饋級和誤差放大級,這一節就來(lái)看脈沖調制級傳遞函數。

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有一點(diǎn)需要注意,輸入信號是前面過(guò)來(lái)的誤差信號Vc,輸出信號是PWM的占空比d,并不是一個(gè)電壓信號,為什么會(huì )這樣?

我在《第2節—線(xiàn)性化條件》已經(jīng)做了說(shuō)明。

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PWM產(chǎn)生的原理

產(chǎn)生PWM的原理如下:

芯片內部產(chǎn)生固定的鋸齒波信號,將Vc(t)電壓與鋸齒波電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)比較,就可以得到PWM波了,那么顯然,輸出PWM是這樣產(chǎn)生的:

1、某一時(shí)刻Vc(t)大于鋸齒波的電壓,那么輸出高

2、某一時(shí)刻Vc(t)小于鋸齒波的電壓,那么就輸出低

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波形圖如下:

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占空比就是每個(gè)開(kāi)關(guān)周期內PWM波為高電平所占的時(shí)間百分比,因為鋸齒波的頻率就是開(kāi)關(guān)頻率,遠大于Vc(t)的頻率,所以鋸齒波的斜率總會(huì )大于Vc(t)的電壓上升斜率,這會(huì )造成一個(gè)周期之內信號輸出只能改變一次,改變的位置就決定了該周期輸出PWM的占空比的大小,具體可以結合上圖揣摩下看是不是這樣。

 

鋸齒波的峰值電壓為Vm,我們根據工作原理,從上圖中應該比較容易得到以下內容:

每個(gè)周期時(shí)間內,誤差信號Vc(t)會(huì )與鋸齒波電壓相等一次,相等時(shí)刻的電壓越大,那么占空比就越大。

 

很容易出:

1、若電壓相等時(shí)電壓值為Vm,占空比最大,為100%

2、若電壓相等時(shí)電壓值為0時(shí),占空比最小,為0%。

3、若電壓相等時(shí)電壓值為1/2Vm時(shí),占空比為50%。

結合上圖看看,是不是這樣?

 

如果我們假定在一個(gè)周期內,Vc(t)電壓值Vc維持不變,那么自然,在該周期內,Vc(t)與諧波相等的電壓值就是Vc,那么我們就可以計算出這個(gè)周期內的占空比為:

d=Vc/Vm*100%

 

當然了,一個(gè)周期內,誤差信號Vc(t)并不是保持一個(gè)定值不變,從上圖也可以看出來(lái)。不過(guò)我們應該知道,這個(gè)諧波的頻率就是開(kāi)關(guān)頻率,而穿越頻率一般是小于開(kāi)關(guān)頻率的1/5的。

 

也就是說(shuō)鋸齒波的頻率要比誤差信號Vc(t)的頻率要高很多,那么我們在每個(gè)鋸齒波周期內將Vc(t)看作是不變的也是合理的。

即在t時(shí)刻,d(t)=Vc(t)/Vm*100%

 

綜上所述,那么就有了下面的公式:

d(t)=Vc(t)/Vm*100%

也就是:

d(t)/Vc(t)=1/Vm。

這不就是輸出除以輸入嗎?這不就是脈沖調制級的傳遞函數Gc(s)嗎?

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今天來(lái)發(fā)個(gè)小福利,留言點(diǎn)贊前3樓,每人送一本書(shū)——《芯片戰爭:歷史與今天的半導體突圍》

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內容簡(jiǎn)介今天我們很容易發(fā)現,不斷升溫的中美科技博弈,最核心問(wèn)題就在于芯片。一枚小小的芯片,究竟為何會(huì )變成制約中國科技發(fā)展的最關(guān)鍵因素?環(huán)繞在中國外圍的半導體封鎖,究竟是如何一步步發(fā)展到了今天的情況?另一方面,芯片產(chǎn)業(yè)本身特質(zhì)是高投入、高度集成化、全產(chǎn)業(yè)鏈分配。這些特質(zhì)導致芯片產(chǎn)業(yè)必然不斷發(fā)生舊秩序損壞與新規則建立,換言之,在芯片領(lǐng)域,“戰爭”是常態(tài),而“和平共處”非常稀少。如果我們能讀懂歷史上已經(jīng)發(fā)生的芯片戰爭與芯片博弈,那么也將能以最高效率找到今天中國芯片的突圍方向。將歷史經(jīng)驗與今天的情況結合,或許會(huì )發(fā)現,我們此刻正身處一場(chǎng)從未停止過(guò)的“芯片戰爭”。


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