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(多图) 系统内响应的数控测量

来源:德州仪器 (TI) /系统应用工程师 Mark Hagen 与系统工程经理 Dave Freeman?? 2007年12月07日 ?? 收藏0


  对每一测量选项的开环 G(f)H(f) 进行计算

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  对每一测量选项的开环 G(f)H(f) 进行计算。

  为突出该分析系统的特征,我们选择了一个注入节点和一个响应测量节点。我们指定了分析中的开始频率、停止频率、频率步进数、注入振幅、驻留采样 (dwell samples) 数以及测量采样数。PC 测试程序发送命令到数字控制器,测量每一频率步进的频率响应。在每一次测量结束时,数字控制器都会返回该频率的两个累加的正弦和余弦系数。PC 程序计算复开环传输函数,然后对该频率的振幅和相位进行测绘。

  由于功率级补偿器是数字形式的,测试程序可查询数字控制器获得补偿器系数,然后计算出补偿器的准确频率响应。一旦知道了补偿器的频率响应,将对开环传输函数进行因式分解,以计算功率级的传输函数。

  进行了这些测量和计算之后,用户选择显示功率级频率响应、数字补偿器的频率响应,以及开环或闭环系统的频率响应等。

  在进行了环路分析测量,并确定了模拟功率级的频率响应后,可利用 Bode 工具对补偿器系数变化的结果进行快速探察;由

于补偿器的数字性质,因此其结果是确定性的。

  数控电源分析的益处

  数控电源环路分析在电源设计、制造以及系统工作期间是很有用的。类似于当前的模拟电源设计,电源设计人员确定了期望工作条件下的(数字)补偿。不同之处在于,模拟电源设计人员在分析中使用网络分析器,并调整补偿网络的电阻和电容,而数字电源设计人员则可以在虚拟空间中对补偿条件进行调节,以获得最佳结果。同时,设计人员可确保补偿器非常精确,没有模拟组件的电路容差。

  在制造过程中,每个电源都可基于功率级组件的特征进行频率响应的优化,而不会受到预计变化的影响。这使得功率级组件有着更为广泛的应用性,而同时又不会牺牲电源的频率响应。

  可能影响电源设计的主要因素之一是系统设计人员。系统设计人员可能会在不同组件周围放置许多电容器,以协助旁路性能,或进行局部能量存储。在许多情况下,对电容的此类滥用实际上会降低电源的频率响应性能。

  图 5 显示了添加不同电容到1-kW电信整流器的输出端而不用对补偿进行调节的例子。增加电容后,系统的增益会减少,从而,频率响应可能不符合系统要求。系统内频率分析有助于对电源进行重新补偿,以适应该预料外电容 (unexpected capacitance)。如果未进行该操作,则至少应做出标识,说明电源频率响应可能不符合要求。

增加不同的电容到1-kW电信整流器而不进行补偿调节会影响整流器的DC-DC闭环增益响应

  图 5、增加不同的电容到1-kW电信整流器而不进行补偿调节会影响整流器的DC-DC闭环增益响应。

  开发前景

  测量功率级传输函数的技术在存储和混合整数编程中是非常有效的。若正确选择了注入激励信号和测量响应的节点,则该技术还具有很好的信噪比特征。最后,该测量技术可以使设计人员在实验室中对环路补偿的测量和计算,转化为工厂车间的生产,或终端客户的应用。


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数字电源? 数控测量? 系统内响应?

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