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如何使用示波器與信號發生器掃描LLC開環增益曲線?

冬至子 ? 來源:電源干貨分享 ? 作者:大步向前走 ? 2023-07-10 14:52 ? 次閱讀

1. 主回路

如下圖所示為系統整體架構,包括LLC主功率線路,采集線路、RC濾波線路,DSP運算。DSP通過采集由差分運放轉化而來的輸出電壓量(一階RC濾除線路雜波),經數字環路產生特定頻率的驅動信號。

圖片

2. 小信號注入

通過在回路中注入大信號與小信號來分析整個回路的環路特性,注入方法如下圖所示:

圖片

注入DSP的信號由直流大信號和交流小信號組成。

直流大信號主要為LLC提供穩定的工作點。即若小信號為0時,DSP采集大信號的電壓值,將其乘以固定的K值,轉換成特定的驅動頻率信號PWM,使LLC工作輸出為特定的工作電壓。

控制器中,其PWM周期量表示為:

周期量=K*采樣數字量

假如在4A滿載下輸出為24V的情況下PWM的頻率為50kHz左右(60M的DSP對應的數字量量為1200),小直流源給定2V信號(對應的采樣數字量為19859,15位采樣保存),則K值為1200/19859=0.0604,大致將采樣值向右移4位(除以16),即在小信號為0的情況下,調節直流大信號即可調節輸出穩定工作點為24V/4A。

環路特性分析是基于小信號模型,在大信號上疊加特定頻率特定幅值的小信號送入DSP,DSP采樣會根據小信號瞬時值的變化而瞬時調整輸出量(電壓)。

通過示波器獲取注入信號與輸出信號的波形,通過對比注入信號(CH1)與輸出信號(CH2)的延時,幅值大小,即可分析整個環路特性。

3. 數據獲取

如下圖為100Hz小信號(200mv p-p)注入波形,CH1與CH2通道波形。

圖片

輸出至輸入增益=288mV/200mV

相位= -1.00401000.36(負號表示輸出滯后輸入)

依次調節需要注入小信號的頻率,測試數據如下:

圖片

將數據導入mathcad即可繪制出LLC的未補償前的開環增益曲線與相位曲線。

圖片

圖片

最后根據測試所得的環路特性設計滿足需求目標的環路補償器。

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