摘要：文中對正激式開關(guān)電源的輸出I CR組合濾波特性進(jìn)行了深入分析，在比較分析以往一些相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，從時域和頻域計(jì)算仿真了LCR組合濾波器的功能性能以及關(guān)鍵零點(diǎn)頻率，以指導(dǎo)變換器環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)。

　　0 引 言

　　開關(guān)電源和電力電子變換器的工作，要求輸出參數(shù)在輸入?yún)?shù)和輸出負(fù)載變化的情況下保持穩(wěn)定，并且不受其他擾動的影響，南于整個控制環(huán)路中有非線性元件，會引起響應(yīng)與輸入之間的相移，因此設(shè)計(jì)中一個非常重要的方面就是對整個電源的控制環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償，電源的很多輸出特性都與控制環(huán)路的設(shè)計(jì)優(yōu)劣息息相關(guān) ，如在各種工況下的輸出穩(wěn)定性、輸入與輸出負(fù)載劇烈變化下的瞬態(tài)響應(yīng)、以及抵抗各種噪聲、電磁干擾的能力?？梢哉f控制環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)與磁設(shè)計(jì)是開關(guān)電源和電力電子變換器設(shè)計(jì)的，也是難點(diǎn)，文獻(xiàn)中有一些設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則和示例。

　　因此，要求設(shè)計(jì)者對整個環(huán)路中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行頻率響應(yīng)分析和環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)，只有分析清楚環(huán)路中的每一個細(xì)節(jié)可能引起的幅頻、相頻轉(zhuǎn)移特性的變化，才會在調(diào)試中清楚調(diào)整每一個元件參數(shù)可能引起的電源特性的變化。一般來說，整個環(huán)路中可能引起相頻特性明顯變化的地方只有兩處，一處是輸出濾波環(huán)節(jié)，另一處就是誤差放大補(bǔ)償環(huán)節(jié)。深入分析清楚輸出濾波環(huán)節(jié)，才能夠準(zhǔn)確無誤地設(shè)計(jì)好需要的補(bǔ)償環(huán)節(jié)，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。反之如果輸出濾波環(huán)節(jié)分析不準(zhǔn)，會誤導(dǎo)出錯誤的補(bǔ)償環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，整個產(chǎn)品的控制特性將出現(xiàn)非預(yù)期的結(jié)果 。

　　1 正激式變換器輸出濾波特性的常規(guī)理論與存在問題

　　在正激式變換器中，由于變壓器初次級同名端同時輸送能量的原因，輸出需要配置電感與電容形成LC濾波器。由于常規(guī)電解電容中存在的等效串聯(lián)電阻（ESR）的影響，整個輸出濾波頻率相應(yīng)會出現(xiàn)一個額外的零點(diǎn)頻率，這個零點(diǎn)頻率的兩端將是一40 dB／dec和一20 dB／dec的幅頻特性斜率，環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)必須根據(jù)這個輸出濾波特性進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償設(shè)計(jì)。

　　在以往的一些文獻(xiàn)中（圖1），給出了對常規(guī)LC輸出濾波特性的簡要分析和確定各個頻率拐點(diǎn)的公式，首先出現(xiàn)Lc濾波的特征頻率拐點(diǎn)，在此頻率之后幅頻特性以一40 dB／dec的斜率下降，相頻特性則向一180°相移。之后隨著頻率越來越高，并聯(lián)電容的阻抗越來越小，電容的等效串聯(lián)電阻開始在p濾波特性中表現(xiàn)逐步明顯，當(dāng)頻率增高到時，此時Rcsr=2πfecsrL，相位提高45°。當(dāng)頻率繼續(xù)升高，輸出濾波電路變?yōu)長R電路，斜率轉(zhuǎn)變?yōu)榘匆?0dB／dec衰減，相移趨向滯后90°。

圖1 常規(guī)LC濾波幅頻特性

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