基于單片機(jī)控制的開關(guān)電源資料,基于,單片機(jī),控制,節(jié)制,開關(guān)電源,資料 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書 題 目： 基于單片機(jī)控制的開關(guān)電源 院 （系）： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： √ 題目類型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā) 年 月 日 摘 要 本文介紹了一種基于單片機(jī)控制的數(shù)控開關(guān)電源，以89C51單片機(jī)作為控制核心，對(duì)開關(guān)變換電路進(jìn)行脈寬調(diào)制，構(gòu)成一個(gè)智能閉環(huán)控制系統(tǒng)。單片機(jī)控制的開關(guān)電源具備更加完善的功能，更人性化、智能化，便于實(shí)時(shí)監(jiān)控。其功能主要包括對(duì)開關(guān)電源輸出電壓進(jìn)行檢測(cè)，并顯示實(shí)時(shí)電壓值；通過(guò)按鍵進(jìn)行編程預(yù)置期望輸出的電壓；通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器采樣輸出電壓，根據(jù)PID算法計(jì)算控制量修改占空比,以得到期望的輸出電壓，并通過(guò)PID算法控制輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的電壓值上；擁有可靠的過(guò)流保護(hù)功能以及輔助電源可同時(shí)作為電源輸入和給單片機(jī)提供工作電壓，并可以通過(guò)鍵盤不斷改變PID參數(shù)，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。本系統(tǒng)具有友好的用戶界面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，實(shí)用性強(qiáng)，擴(kuò)展空間大，可作為實(shí)驗(yàn)室電源，在計(jì)算機(jī)，家電產(chǎn)品等許多方面也有非常好的應(yīng)用前景。 開關(guān)電源因其具有功耗低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，在家用電器、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、教學(xué)設(shè)備等等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，各種電子設(shè)備對(duì)電源的要求越來(lái)越高，電源也朝著高效率、高可靠性以及智能化的方向發(fā)展。傳統(tǒng)開關(guān)電源使用專門的脈寬調(diào)制芯片，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而利用單片機(jī)和鍵盤可以簡(jiǎn)化電源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的智能控制，本文正是從這個(gè)角度考慮，研究制作低成本、操作簡(jiǎn)單、智能控制的開關(guān)電源。 關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；單片機(jī)；脈寬調(diào)制；功率開關(guān)管；占空比 Abstract This text introduces one kind of digital control switching mode power supply ,which controlled by single chip microcomputer 89C51 ,using pulse width modulation to control switch transformation circuit , constitute a close loop intelligence control system. The switch power supply, which is controlled by single chip microcomputer, has more perfect function, more humanized ,intelligence and easier for the hour supervise and control. Its function mainly includes the examination of the output voltage ,and the manifestation of voltage value ; input the expect output voltage through the keyboard ;take a sample from the output ,basing on the compute result of the PID procedure to modification the duty cycle to get the expect voltage and control the stability of out put voltage ; having a dependable over-current protection function and a assistance power supply ,which can provide power to the single chip microcomputer ,and change the parameter of PID to improve the control result .This system has a friendly customer interface ,very simple structure ,very low cost ,very strong function ,a big space to expand ,can use as the laboratory power supply , at the power supply of the computer and the appliance product ,also has very nice applied foreground. Switch power supply because its power exhaust is very low and its efficiency is very high, so it got extensive application at home appliances, science experiment, the teaching equipments etc. realm. With the quick development of technical electronics, the request of various electronics equipments to power supply became more higher . Power supply also develop toward the direction, which become high-efficiency, more credibility, and more intelligence. The traditional switch power supply uses the specialized PWM chip to control, structure complications. And making use of the single chip microcomputer can carry out the intelligence control to the power supply and simplify the power supply structure. This text considers from this angle exactly, inquiry into making a switch power supply, which is Low cost, easier to operate and intelligence control. Key words :switching mode power supply ;single chip microcomputer ;Pulse Width Modulation control；duty cycle 畢業(yè)設(shè)計(jì) 開題報(bào)告 報(bào)告日期： 年 月 日 姓名： 學(xué)科專業(yè) : 論文題目： 基于單片機(jī)控制的開關(guān)電源 題目類型： 工 程 設(shè) 計(jì) 題目來(lái)源： 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際 二、在選題過(guò)程中已查閱的文獻(xiàn)資料（列出文獻(xiàn)資料），還做了哪些調(diào)研、準(zhǔn)備工作？ [1] 楊旭.裴元慶.王兆安.開關(guān)電源技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1 [2] 徐德鴻.沈旭.楊成林.譯.開關(guān)電源設(shè)計(jì)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1 [3] 鄭國(guó)川.李洪英.實(shí)用開關(guān)電源技術(shù)[M].福州：福建科學(xué)技術(shù)出版社，2004.1 [4] 童詩(shī)白.華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京： 高等教育出版社，2001. 5 [5] 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京：高等教育出版社,2001.5 [6] 薛永毅.王淑英.何希才.新型電源電路應(yīng)用實(shí)例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.10 [7] 葉慧貞.楊興洲.新穎開關(guān)穩(wěn)壓電源[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999.1 [8] 劉勝利.現(xiàn)代高頻開關(guān)電源實(shí)用技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.9 [9] 趙效敏.開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].上海：上?？茖W(xué)普及出版社，1995.9 [10] 王水平.付敏江.開關(guān)穩(wěn)壓電源--原理.設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)電路[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1997.1 [11] 趙學(xué)泉.張國(guó)華.新型電子電路應(yīng)用指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，1995.3 [12] Brown Laszlo , Practical Considerations for MOSFET Gate Drive Techniques in high Speed ,Switch-mode Application ,Seminar APEC99 .March 1999 . 在確定方案之前，在網(wǎng)上查閱了許多單片機(jī)控制的開關(guān)電源的相關(guān)資料，一開始 一直想用ＡＴ89Ｃ51來(lái)做電源的控制核心，結(jié)合ＰＷＭ控制芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)電源的 間接控制但是這個(gè)方案要用到Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器以及復(fù)雜的ＰＩＤ算法，無(wú)論 從成本還是工作量上都大大提高，也曾經(jīng)想要用8253來(lái)作為方波發(fā)生器，但是無(wú)法 產(chǎn)生可變的控制占空比，最后決定使用自帶Ａ／Ｄ的ＡＴ90Ｓ8535單片機(jī)來(lái)作為控 制核心，價(jià)格雖比AT89C51貴些，但是具有更加好的控制效果。 三、所選課題目前國(guó)內(nèi)外科技發(fā)展動(dòng)態(tài)如何？ 單片機(jī)控制的開關(guān)電源具有設(shè)計(jì)彈性好的優(yōu)點(diǎn)，如保護(hù)和通信等 未來(lái)電子設(shè)備的小型化需要供電電源的小型化，這樣制作小型化 電源是未來(lái)電源制作的一個(gè)趨勢(shì)，傳統(tǒng)開關(guān)電源線路一般很復(fù)雜 體積較大，如果使用很小的單片機(jī)作為控制核心必將可以大大簡(jiǎn) 化電源的結(jié)構(gòu)，制作更加小的電源將成為可能，并且使用單片機(jī) 可以擴(kuò)展許多功能，如顯示，實(shí)時(shí)控制調(diào)整電壓，靈活，可維護(hù) 性，由于目前國(guó)內(nèi)常用的單片機(jī)的ＰＷＭ輸出頻率不高，達(dá)不到 現(xiàn)代電源要求的工作頻率，所以目前使用并不廣泛，但是仍有許多 的學(xué)者在研究，用ＣＯＰ單片機(jī)來(lái)制作，相信未來(lái)單片機(jī)控制開關(guān) 電源應(yīng)用將是未來(lái)電源發(fā)展的方向。 四、闡述擬選題的目的、意義、要完成的工作和預(yù)期結(jié)果 目的：基于對(duì)單片機(jī)控制的熱愛(ài)以及未來(lái)工作的需要，單片機(jī)控制開關(guān)電源 所擁有的美好前景 意義：深化對(duì)于開關(guān)電源，單片機(jī)的了解，培養(yǎng)綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì) 和工作能力 要完成的工作：開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與制作，開關(guān)電源的嵌入控制系統(tǒng)的軟硬 件設(shè)計(jì)與制作 預(yù)期結(jié)果：完成開關(guān)電源的制作，并達(dá)到要求的性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)實(shí) 時(shí)的監(jiān)控輸出電壓，顯示輸入輸出電壓，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，可預(yù)制電壓，并顯示 該電壓 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)所必需的實(shí)驗(yàn)、計(jì)算、加工等初步計(jì)劃 開關(guān)電源器件參數(shù)的計(jì)算，單片機(jī)控制系統(tǒng)的工作程序的編寫與仿真 六、畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排 第1-4周：查閱資料，分析方案； 第6周：確定設(shè)計(jì)方案，制作開關(guān)電源部分，購(gòu)買AT90S8535單片機(jī) 并了解該單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和指令集； 第7-10周：編寫控制程序，制作控制部分，并調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)； 第11-20周：修改和完善系統(tǒng) 擬 制 作 方 案 開關(guān)電源部分：制作可輸出一路以上電壓的開關(guān)電源，PWM控制部分缺省 控制部分：用AVR單片機(jī)（8535）代替PWM控制芯片輸出PWM脈沖 工作原理：不斷檢測(cè)輸出端的電壓，通過(guò)8535的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為 單片機(jī)可識(shí)別的電壓，和通過(guò)鍵盤預(yù)先設(shè)定的電壓比較，再經(jīng)過(guò)單片機(jī) 處理調(diào)整輸出相應(yīng)PWM方波去控制開關(guān)管的通斷，以便得到預(yù)先設(shè)定的電 壓。 顯示部分：用LED作為顯示，大概做可顯示到百位數(shù) 鍵盤部分：采用4X4鍵盤 其他待定 七、對(duì)選題報(bào)告的評(píng)論意見(jiàn) 指導(dǎo)老師簽名： 年 月 日 4 ICE2xXXX系列晶體管在分離式開關(guān)電源中的應(yīng)用 應(yīng)用手冊(cè) 電源管理與應(yīng)用 目 錄 工作原理--------------------------------------------------------------------------------------------------- - 3 保護(hù)功能---------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 過(guò)載和回路保護(hù)（圖6）--------------------------------------------------------------------------------11 在軟啟動(dòng)時(shí)的過(guò)壓保護(hù)（圖7）-----------------------------------------------------------------------12 頻率響應(yīng)-----------------------------------------------------------------------------------------------------13 設(shè)計(jì)步驟---------------------------------------------------------------------------------------------------- 14 輸入整流橋--------------------------------------------------------------------------------------------------15 確定輸入電容-----------------------------------------------------------------------------------------------15 變壓器設(shè)計(jì)--------------------------------------------------------------------------------------------------17 電感-----------------------------------------------------------------------------------------------------------18 繞組設(shè)計(jì)-----------------------------------------------------------------------------------------------------19 輸出整流器--------------------------------------------------------------------------------------------------21 輸出電容-----------------------------------------------------------------------------------------------------22 輸出濾波器---------------------------------------------------------------------------------------------------23 反饋端的RC濾波器---------------------------------------------------------------------------------------23 軟啟動(dòng)電容--------------------------------------------------------------------------------------------------24 VCC電容-----------------------------------------------------------------------------------------------------25 啟動(dòng)電阻------------------------------------------------------------------------------------------------------25 嵌位網(wǎng)絡(luò)------------------------------------------------------------------------------------------------------26 損耗的計(jì)算--------------------------------------------------------------------------------------------------27 開關(guān)損耗-----------------------------------------------------------------------------------------------------28 傳導(dǎo)損耗-----------------------------------------------------------------------------------------------------28 調(diào)節(jié)回路-----------------------------------------------------------------------------------------------------29 調(diào)節(jié)回路原理-----------------------------------------------------------------------------------------------30 零極點(diǎn)的傳輸特性-----------------------------------------------------------------------------------------31 工作原理 ICE2AXXX系列是用來(lái)構(gòu)造一個(gè)反激式逆間斷或連續(xù)電流模式，控制電路有固定的頻率。集成的CoolMOS晶體管的占空比被控制來(lái)保持輸出電壓的穩(wěn)定。圖1說(shuō)明了輸入電壓，逆變換器的初次級(jí)電流，如第3頁(yè)所述。當(dāng)CoolMOS管導(dǎo)通后，變壓器的繞組的初始狀態(tài)處于正向電壓。次級(jí)的整流二極管處于反向偏置，所以不導(dǎo)通。因而沒(méi)有電流流過(guò)二次繞組，在這個(gè)階段里，能量是被儲(chǔ)存在初級(jí)繞組的磁性電感里，而變壓器可以被看作一個(gè)串聯(lián)的電感。圖1表明在CoolMOS晶體管導(dǎo)通時(shí)，初級(jí)電流有一個(gè)線性增長(zhǎng)。當(dāng)它關(guān)斷時(shí)，電壓反向加到變壓器的繞組上直到這個(gè)電壓被次級(jí)的整流二極管鉗位為止。此時(shí)，次級(jí)的整流二極管開始導(dǎo)通，而在這個(gè)間隔里面，儲(chǔ)存在變壓器磁鐵心的能量就被轉(zhuǎn)移到次級(jí)。在間斷傳導(dǎo)模式中，次級(jí)電流從其峰值減少為零。在此期間，所有儲(chǔ)存在初級(jí)電感里的能量都傳送到次級(jí)（忽略損耗和初級(jí)漏感），然后下一個(gè)儲(chǔ)存周期開始。考慮到變壓器的匝數(shù)比，次級(jí)電壓反射回到初級(jí)繞組并增加了輸入電壓。由于能量是存儲(chǔ)在初次繞組分開的漏電感里面的這樣一個(gè)瞬時(shí)的附加電壓會(huì)出現(xiàn)在初次繞組。這個(gè)電壓并沒(méi)有被次級(jí)繞組嵌位。如果反饋電流在下一個(gè)開通周期之前沒(méi)有達(dá)到0，轉(zhuǎn)換器將工作在連續(xù)的傳導(dǎo)模式（如圖2）。 注釋： 當(dāng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到連續(xù)傳導(dǎo)工作時(shí)，它的傳遞函數(shù)就變成帶有低輸出阻抗的雙極點(diǎn)系統(tǒng)。既然這樣另外的設(shè)計(jì)原則必須要考慮在初級(jí)繞組包括不同的回路和斜坡補(bǔ)償。 工作在不連續(xù)傳導(dǎo)模式下的電流和電壓波形 占空比：D=0.5 占空比：D〈0.5 是直流輸入電壓=直流輸入電壓最小值 是直流輸入電壓>直流輸入電壓最小值 藍(lán)色代表輕載 紅色代表滿載 占空比D 連續(xù)傳導(dǎo)模式和間斷傳導(dǎo)模式之間的比較 輸入級(jí)： 如圖3所示，交流輸入電壓被整流橋和小型電容濾波器，整流和濾波。所產(chǎn)生的高頻直流電壓加到變壓器的初級(jí)。變壓器被帶有一個(gè)用于精密電流測(cè)量的外部感性電阻（R17）的COOLMOS晶體管驅(qū)動(dòng)，把高頻直流電壓斬成高頻方波電壓。 輸出級(jí)： 次級(jí)繞組電壓被二極管D1，電容C9，C5，C20整流和濾波。輸出LC濾波器減少了輸出紋波電壓。其他輸出電壓：其他輸出電壓可以通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)換變壓比和輸出級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 芯片的供電 為了給電容C4充電，偏置繞組的電流由二極管D2和電阻R8來(lái)整流和濾波。這產(chǎn)生了一個(gè)加強(qiáng)了CoolSET ICE2AXXX驅(qū)動(dòng)能力的偏置電壓。電阻R6和R7控制VCC并在啟動(dòng)時(shí)給芯片供電。齊納二極管（D4）為了保護(hù)芯片而控制芯片的供電電壓以防止因?yàn)檫^(guò)壓引起的損壞。電容C13過(guò)濾掉芯片供電電壓上的高頻文波。 軟啟動(dòng) 軟啟動(dòng)功能在開始時(shí)被激活，并且可以由電容C14來(lái)調(diào)整。除了在開始時(shí)候之外，軟啟動(dòng)還在自起動(dòng)中的每一次重起嘗試和當(dāng)在幾個(gè)保護(hù)功能中的某一個(gè)被激活之后的重起時(shí)被激活。這有效地將在起動(dòng)時(shí)加在CoolMOS MOSFET晶體管，緩沖網(wǎng)絡(luò)和輸出整流器上的電流和電壓的的重壓減到最小。軟啟動(dòng)的特點(diǎn)更多的是幫助最小化輸出超調(diào)量和防止在開始時(shí)變壓器飽和。 鉗位網(wǎng)絡(luò) 鉗位網(wǎng)絡(luò)是由二極管D3，電阻R10和一個(gè)可以控制由變壓器漏電感引起的可限制CoolMOS晶體管的雪崩損耗的尖峰電壓在一個(gè)安全值的電容C12組成。 控制回路 電阻R1和R2相對(duì)恒壓二極管TL431CLP (IC2)來(lái)說(shuō)作為分壓器。R4提供給TL431CLP (IC2)一個(gè)最小的電流。這個(gè)由電容C1和C2組成的網(wǎng)絡(luò)決定了FG1和FG2的角頻率。R5設(shè)定了控制回路的增益。 斜坡補(bǔ)償 電流型控制器變得不穩(wěn)定只要穩(wěn)態(tài)占空比大于0.5。為了實(shí)現(xiàn)占空比在0.5左右，電流斜坡需要補(bǔ)償。斜坡補(bǔ)償是由電容C17，C18和電阻R19組成的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。 紋波的降低 電感L5和電容C23削弱了由初級(jí)電流波形的基波和諧波頻率波動(dòng)引起的微分模式發(fā)射電流。 開關(guān)電源計(jì)算軟件FLYCAL FLYCAL是一個(gè)優(yōu)秀的包含所有開關(guān)電源簡(jiǎn)單計(jì)算所需要的方程式的對(duì)照表。FLYCAL在這本應(yīng)用手冊(cè)里有相應(yīng)的計(jì)算實(shí)例。你只需要輸入在你要在FLYCAL應(yīng)用的主要參數(shù)并且按照計(jì)算實(shí)例所說(shuō)的原理要點(diǎn)一步一步來(lái)就行了。FLYCAL包含所有和在實(shí)例中使用的有同樣編號(hào)的方程式。 電路圖 保護(hù)功能 圖4中顯示的方框圖展示了保護(hù)單元的內(nèi)部功能。比較器C1，C2，C3和C4比較軟啟動(dòng)和反饋引腳電壓。連接到比較器輸出的邏輯門確保信號(hào)的結(jié)合和使誤差門插銷能夠安裝。 圖5展示了作為電源電壓的功能在CoolSET的VSS出現(xiàn)過(guò)電壓的情況下，ICE2AXXX的VSS和反饋引腳電壓VFB之間的關(guān)系。 過(guò)載和開路保護(hù) 反饋電壓超過(guò)4.8v（VFB）而軟啟動(dòng)電壓在5.3v（VSS）以上（軟啟動(dòng)已完成）（t1）。 在5us的延時(shí)之后，CoolMOS被關(guān)斷（t2）。 VCC端的電壓減少到8.5v（t2） 控制邏輯停止（t3） 啟動(dòng)電阻控制著VCC電容（t3） 在VCC電壓超過(guò)13.5v后工作伴隨著軟啟動(dòng)重新開始（t4） 圖7 下面 圖6 過(guò)載和開路/正常負(fù)載 圖8 在軟啟動(dòng)期間的過(guò)電壓保護(hù) 反饋電壓（VFB）超過(guò)4.8v而軟啟動(dòng)電壓在4.0v以下（軟啟動(dòng)階段）（t1） VCC管腳的電壓超過(guò)16.5v（t2） CoolMOS 立即被關(guān)斷（t2） VCC管腳的電壓減少到8.5v（t3） 控制邏輯停止 啟動(dòng)電阻控制VCC電容（t4） 工作在VCC電壓超過(guò)13.5v跟隨著軟啟動(dòng)再次開始（t5） 圖9 圖10 圖11 頻率縮減 震蕩器的頻率取決于反饋腳的電壓。在一個(gè)1.75v電壓以下，頻率減少為21.5KHz。由于這個(gè)頻率縮減，在低負(fù)載條件下的電壓損耗可以很有效的減少。這是根據(jù)圖12所示得出的。 圖12 設(shè)計(jì)步驟 對(duì)于確定回掃轉(zhuǎn)換器和工作在間斷電流模式下的ICE2AXXX的頻率。 步驟 定義輸入?yún)?shù) 范例 最小交流輸入電壓 VAC min 90v 最大交流輸入電壓 VAC min 264v 頻率 50hz 最大輸出功率 POUT max 50w 額定輸出功率 POUT nom 40w 輸出電壓 VOUT 16v 紋波電壓 VOUT Ripple 0.05v 映像電壓 VRmax 120v 估計(jì)效率 y? 0.85 直流紋波電壓 VDC IN Ripple 30v 輔助電壓 VDC IN Ripple 12v 增益 GC 1 使用CoolSET ICE2A365 對(duì)于回掃轉(zhuǎn)換器中的整流和儲(chǔ)能電容沒(méi)有什么特殊的要求。這些元件將被用來(lái)滿足額定的功率和使電源符合要求。 最大輸入電壓 ? 方程1 輸入整流橋（） 方程2 最大直流輸入電壓 方程3 確定輸入電容 空載時(shí)最小峰值輸入電壓 方程4 方程5我們?cè)O(shè)定紋30v 計(jì)算每半個(gè)周期的放電時(shí)間 方6 C3放電所需要的能量 方程7 計(jì)算輸入電容值 方程8 作為選擇輸入電容的一條原則要滿足 輸入電壓 輸入電容的計(jì)算 從鋁電解電容數(shù)據(jù)手冊(cè)中選擇一個(gè)電容 下面的幾款電容可供參考 對(duì)于85度時(shí)使用 對(duì)于105度時(shí)使用 life time 表示壽命 我們根據(jù)方程8選擇一的電容 那些特殊的要求用來(lái)控制時(shí)間、包括周期跳變或者其他影響最小直流輸入電壓和電容時(shí)間的因數(shù)也應(yīng)該根據(jù)這點(diǎn)來(lái)考慮。 變壓器設(shè)計(jì)（）： 計(jì)算初級(jí)線圈的峰值電流： 方程10a 方程10b 方程11 計(jì)算初級(jí)在最大占空比限制下的電感值 方程12 選擇磁心型號(hào) 初級(jí)線圈的圈數(shù)可以由下式計(jì)算： 方程13 我們選擇線圈匝數(shù)為46匝 次級(jí)線圈的匝數(shù)由下式計(jì)算： 方程14 我們選擇為7匝 輔助線圈匝數(shù)的計(jì)算： 方程15 我們選擇為5匝 確認(rèn)初級(jí)電感，峰值電流，最大占空比，通量密度和間隔。方程16-20為： 方程21-22 感性電阻 感性電阻可以單獨(dú)的最大的峰值電流從而確定最大的傳輸電壓。 提示： 當(dāng)計(jì)算最大峰值電流時(shí)，短期峰值輸出電壓也必須考慮在內(nèi)。 方程23從數(shù)據(jù)手冊(cè)得： 我們選擇0.43歐 繞組設(shè)計(jì) 參看38頁(yè)變壓器結(jié)構(gòu) 為了獲得初次級(jí)最好的耦合，初級(jí)繞組必須要分成23匝加23匝。有效的線軸寬度和繞組的交叉部分可以由下式計(jì)算： 方程24 方程25從磁心數(shù)據(jù)手冊(cè)中查得我們用3倍于絕緣線來(lái)繞次級(jí)繞組 計(jì)算初次級(jí)繞組的銅部分用下式計(jì)算。繞組交叉部分必須根據(jù)繞組數(shù)細(xì)分。 初級(jí)繞組： 次級(jí)繞組：方程6 輔助繞組： 銅間隔因數(shù)我們計(jì)算每個(gè)繞組的可利用部分： 用這個(gè)來(lái)計(jì)算： 28 方程29根據(jù)有效的線軸寬度我們檢查每層的匝數(shù)： 方程30 初級(jí)： 次級(jí)2層需要 2層需要 輔助繞組：一層 輸出整流：（） 反激式變換器中的輸出整流二極管要承受一個(gè)很大的峰值和有效值電流。其值取決于負(fù)載和所工作在的模式。電壓的限制取決于輸出電壓和變壓器繞組的匝數(shù)比。 最大反向電壓的計(jì)算：方程31 次級(jí)最大電流的計(jì)算： 輸出電容： 在反激式變換器中輸出電容所承受的壓力很大。一般電容是根據(jù)3個(gè)主要的參數(shù)來(lái)選擇：電容量，低的ESR值和紋波電流的大小。為了計(jì)算輸出電容，有必要設(shè)定一個(gè)在關(guān)斷情況下最大負(fù)載的最大電壓超調(diào)。在關(guān)斷負(fù)載之后，控制回路需要有大約10-20次內(nèi)部時(shí)鐘周期來(lái)減少占空比。 最大電壓超調(diào)： = 時(shí)鐘周期的次數(shù)： 從數(shù)據(jù)手冊(cè)選擇一個(gè)鋁電解電容。下面的電容可以參考使用： 在105度低阻抗下使用： 系列 4000小時(shí)的壽命 105度下最低阻抗下使用： 系列 4000小時(shí)的壽命 根據(jù)方程34，我們選擇一個(gè)的電容，型號(hào)為： 串聯(lián)等效電阻為：紋波電流： 我們需要兩個(gè)電容來(lái)并聯(lián)。 輸出濾波器： 輸出濾波器有電容和電感組成一個(gè)LC拓?fù)涞臑V波器。輸出電容的零點(diǎn)頻率和串聯(lián)等效電容的關(guān)系： 計(jì)算電感需要代入由輸出電容引起的零點(diǎn)： 我們選擇C23為470uf 反饋端的RC濾波器： RC濾波器是設(shè)計(jì)用來(lái)減少可能由這一途徑導(dǎo)致的噪聲。典型值如下： 注意電容的值與內(nèi)部拉力互相作用（典型值為3.7k）以建立一個(gè)濾波器。 軟啟動(dòng)電容： 軟啟動(dòng)端電壓和反饋電壓一起控制著過(guò)電壓，開路和過(guò)電流保護(hù)功能。軟啟動(dòng)電容必須以這樣一種方式計(jì)算，即輸出電壓和反饋電壓要在過(guò)電流閥值到達(dá)之前在工作范圍內(nèi)。從數(shù)據(jù)手冊(cè)選擇一個(gè)典型軟啟動(dòng)電阻 軟啟動(dòng)時(shí)間的計(jì)算 軟啟動(dòng)電容 選擇 VCC電容： · 電容是用來(lái)保證芯片的供電電壓直到該電壓可以由輔助繞組來(lái)提供。為了平衡VCC電容推薦使用一個(gè)的陶瓷電容緊密的連在7腳和8腳之間。作為選擇，也可以使用低ECR和ESL的電解電容。 我們?nèi)? 軟啟動(dòng)電阻： 控制芯片的最大靜止電流 VCC電容負(fù)載電流 VCC電容值 選擇值為390k 啟動(dòng)時(shí)間： 注意： 在芯片可以插入應(yīng)用面板之前，VCC電容必須總是可以放電的。 鉗位網(wǎng)絡(luò)： 為了計(jì)算鉗位網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，有必要知道漏感值。最普遍的方式就是從給定的初級(jí)電感得到漏感的百分比。假如變壓器結(jié)構(gòu)是固定的，通過(guò)減少次級(jí)繞組匝數(shù)測(cè)量初級(jí)的漏感將可以得到一個(gè)精確的數(shù)據(jù)（假定一個(gè)好的LCR分析儀是有效的）。在這個(gè)例子中我們選擇初級(jí)電感的5%作為漏感值。 我們選擇的電容 我們選擇22千歐的電阻 損耗的計(jì)算： 輸入整流橋： 銅電阻的計(jì)算： 銅電阻系數(shù)P100 計(jì)算銅損耗： 輸出整流二極管： 晶體管： （直流輸入電壓）（125度時(shí)參數(shù)值）也可參看系列的數(shù)據(jù)手冊(cè) 開關(guān)損耗： 總損耗： 散熱計(jì)算： 阻熱比典型值列表： DIP 雙列直插式封裝 調(diào)節(jié)回路： 基準(zhǔn)電壓源 參考電壓 電流最小值 光電耦合器 發(fā)光二極管正常電壓值 最大電流值 初級(jí)： 反饋電壓： 從數(shù)據(jù)手冊(cè)查到 典型基準(zhǔn)源 反饋電壓 放大倍數(shù) 反饋電阻典型值 次級(jí)： R2的值可以定為4.3K 調(diào)節(jié)回路原理圖 調(diào)節(jié)回路的傳輸特性 方程59 反饋 方程60 驅(qū)動(dòng)電壓 方程61 功率級(jí) 跨導(dǎo)倒數(shù) 方程62 輸出整流 方程63 調(diào)整器 傳輸特性的零極點(diǎn) 最大 最小負(fù)載下功率放大級(jí)的極點(diǎn) 我們把光電耦合器的增益和驅(qū)動(dòng)電壓作為常量來(lái)使用。 在調(diào)節(jié)器對(duì)傳輸特性的調(diào)整下，我們想達(dá)到一個(gè)在工作范圍內(nèi)合適的增益，并補(bǔ)償功率放大級(jí)的極點(diǎn)頻率。由于輸出電容零點(diǎn)的補(bǔ)償我們忽略它和LC濾波器極點(diǎn)。因而功率端的傳輸特性被簡(jiǎn)化為一個(gè)單極點(diǎn)響應(yīng)。為了計(jì)算開環(huán)增益我們必須選擇穿越頻率。我們計(jì)算功率端在選擇穿越頻率為輸出最大功率下的增益。 系列瞬時(shí)阻抗的計(jì)算： 瞬時(shí)阻抗定義了峰值電流等級(jí)和反饋端電壓之間的直接關(guān)系。這是功率放大級(jí)計(jì)算所必需的。脈寬調(diào)制開環(huán)增益Av為由數(shù)據(jù)手冊(cè)查得。 方程68 增益和交叉頻率： 方程69 傳輸特性 圖16 我們?cè)诮徊骖l率fg處計(jì)算開環(huán)增益 根據(jù)傳輸特性的方程，我們也可以計(jì)算調(diào)節(jié)環(huán)路的增益，所計(jì)算得的調(diào)節(jié)環(huán)路的增益為 我們計(jì)算調(diào)節(jié)器的分離元件： 方程70 方程71 為了在輕載條件下獲得足夠的相位增益，我們?cè)谧钚『妥畲筘?fù)載功率端極點(diǎn)之間選擇補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)。 方程71 開環(huán)增益 輕載全載 圖17 開環(huán)相位 圖18 連續(xù)傳輸模式 圖19 變壓器計(jì)算 變壓器是這樣計(jì)算的，即間斷傳導(dǎo)模式狀態(tài)在最小輸出功率下剛剛達(dá)到時(shí)。 最大輸出功率最大占空比 斜坡補(bǔ)償 斜坡補(bǔ)償對(duì)于穩(wěn)定工作在連續(xù)傳導(dǎo)模式、達(dá)到和超過(guò)0.5的占空比的調(diào)節(jié)器是必要的。斜坡補(bǔ)償一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是使用第3頁(yè)電路圖所用的和元件。 圖20 對(duì)于占空比=0.5的應(yīng)用 選擇為10nF 選擇為 變壓器結(jié)構(gòu) 繞組的布局對(duì)于變壓器的性能和可靠性有相當(dāng)大的影響。為了減少漏感值到可以接受的程度，推薦使用三面夾中的結(jié)構(gòu)。為了使分離式開關(guān)電源變壓器達(dá)到國(guó)際安全要求，必須使變壓器初次級(jí)有足夠的絕緣。這可以通過(guò)使用結(jié)構(gòu)或在次級(jí)使用3倍的絕緣導(dǎo)線來(lái)達(dá)到。對(duì)于一般的輸入電壓范圍內(nèi)的典型漏電距離為8mm。這樣導(dǎo)致了一個(gè)4mm極限邊緣寬度（漏電距離的一半）。此外初次級(jí)之間必要的絕緣最好使用3層基本的絕緣磁。變換器的繞組結(jié)構(gòu)的示例。 次級(jí)繞組的3倍絕緣線結(jié)構(gòu)示例 的值可以從數(shù)據(jù)手冊(cè)查到 推薦的設(shè)計(jì)圖案 為了避免電源和信號(hào)源之間在板子上產(chǎn)生的干擾，我們?cè)谠O(shè)計(jì)PCB時(shí)必須使用計(jì)算機(jī)輔助可靠性估價(jià)來(lái)規(guī)劃導(dǎo)線布局。信號(hào)路徑必須盡可能足夠短，并且需要從VCC路徑和反饋路徑分開。所有的地端要連接在一起接到的8腳。 晶體管列表 對(duì)于數(shù)字控制電子電力產(chǎn)品的投資 摘要：本文討論了制作數(shù)字控制電子電力產(chǎn)品在商業(yè)上成功存在的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 1 背景 冒著做陳腐的觀察報(bào)告的風(fēng)險(xiǎn)，最近20年微控制器，處理器和可編程器件的高速發(fā)展開拓了提高電子電力產(chǎn)品應(yīng)用的性能、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性的非常令人興奮的可能。自適應(yīng)控制器、參數(shù)估算以及成熟的控制算法，都已不是些新的概念，它們都越來(lái)越能夠合理經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)。電源供應(yīng)和驅(qū)動(dòng)不需要再簡(jiǎn)單的服務(wù)于電源變換器。一個(gè)電力供應(yīng)控制器可以從一個(gè)完整系統(tǒng)的全面的和動(dòng)態(tài)的性能獲益，包括伺服系統(tǒng)負(fù)載、放電照明、高端中央處理單元以及其他商業(yè)和工業(yè)有適當(dāng)意義的負(fù)載。經(jīng)常閱讀可編程數(shù)字邏輯的益處包括：在設(shè)計(jì)領(lǐng)域和該領(lǐng)域的可重復(fù)編程，在復(fù)雜的用戶界面合并增值函數(shù)的可能性，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的能力，多輸入多輸出，以及非線性控制策略；易于與光隔離；還要具有診斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和通過(guò)后臺(tái)處理重新編碼的能力。這些好處能給實(shí)際中電子電力產(chǎn)品提供真實(shí)的商業(yè)價(jià)值還是只是學(xué)術(shù)上的研究而已呢？數(shù)字控制的毛病對(duì)于設(shè)計(jì)者和制造者來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)。和實(shí)用的模擬控制技術(shù)和提供許多服務(wù)的電子電力學(xué)會(huì)相比較，數(shù)字控制引入了許多新的問(wèn)題：算法中量化和近似的影響；挑戰(zhàn)和包括代碼發(fā)展，修訂，改正作為額外設(shè)計(jì)步驟的支出；硬件支出或走數(shù)字化與使用相似的帶寬的類似成分感受到付出的代價(jià)，數(shù)字方法發(fā)展中的挑戰(zhàn)和使用正確的電路模型以及控制方案，當(dāng)我們的社會(huì)確定成功的構(gòu)建連續(xù)時(shí)間模型。公開的市場(chǎng)將毫無(wú)疑問(wèn)的繼續(xù)給電子電力的數(shù)字控制應(yīng)用是否有現(xiàn)實(shí)意義提供達(dá)爾文式的回答。那些能感知技術(shù)合適的應(yīng)用時(shí)間的預(yù)見(jiàn)者或者智者或者幸運(yùn)兒更可能逐步開發(fā)出占據(jù)未來(lái)市場(chǎng)的產(chǎn)品。作為一種技術(shù)，數(shù)字控制也不例外。本文的目的在于在歷史和目前趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)電子電力的數(shù)字控制的商業(yè)價(jià)值提供一個(gè)投機(jī)的看法。第二部分將具體地評(píng)論一些控制與數(shù)字控制的一些問(wèn)題。這些評(píng)論有意的做了個(gè)提醒關(guān)于連續(xù)和離散時(shí)間系統(tǒng)之間的不同及這些不同對(duì)設(shè)計(jì)者的影響。下面的這些觀點(diǎn)，保留的部分調(diào)查了應(yīng)用的特殊性，時(shí)機(jī)，以及關(guān)于電子電力系統(tǒng)數(shù)字控制的思考。近來(lái)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)關(guān)于數(shù)字控制的一些特別的看法，認(rèn)為電力電子學(xué)對(duì)于這個(gè)討論提供了基礎(chǔ)。 二 離散時(shí)間系統(tǒng)的回顧 讓我們從些基礎(chǔ)開始并比較連續(xù)和離散時(shí)間系統(tǒng)及控制。對(duì)于特殊的對(duì)象，連續(xù)和離散時(shí)間的控制的選擇意味著硬件和建摸技術(shù)的選擇。一個(gè)詳盡的指南會(huì)占據(jù)一個(gè)或更多完整的頁(yè)面。這部分選了些在當(dāng)企圖放棄熟悉的經(jīng)典模擬控制去使用數(shù)字控制出現(xiàn)的新的技術(shù)問(wèn)題。對(duì)象的本性和消費(fèi)規(guī)范最終決定選擇那一種設(shè)計(jì)方案證明在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都是切實(shí)可行的。這些回顧提供了一個(gè)數(shù)字控制證明在未來(lái)電子電力系統(tǒng)應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)上是有益的在紙上思考的舞臺(tái)。有至少兩個(gè)理由關(guān)于設(shè)計(jì)者為什么會(huì)面臨數(shù)字控制設(shè)計(jì)的問(wèn)題。首先就是對(duì)象天生的是離散時(shí)間的最好描述。這種情形的一個(gè)平常的例子就是月刊要每月一次的付費(fèi)。在這個(gè)例子中很自然的定義一個(gè)離散時(shí)間變量。未付的本金在第N個(gè)月后P美元?dú)w出借方。假設(shè)每月的利率等于每年的百分比除12，一個(gè)離散微分方程可以說(shuō)明本金的動(dòng)態(tài)描述。這個(gè)方程是微分動(dòng)態(tài)分析的一個(gè)數(shù)的出發(fā)點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)定期的抵押，比如一個(gè)30年的期限，需求可以用做一個(gè)約束，對(duì)于研究不同時(shí)間常量在驅(qū)動(dòng)P在需要的時(shí)間達(dá)到需要最終值。一個(gè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)當(dāng)伺服每月付費(fèi)P作為退休前早期抵押。一個(gè)實(shí)際本金和期望本金之間的誤差或者不同可能會(huì)使增加P來(lái)驅(qū)使系統(tǒng)更快的達(dá)到（改良的瞬態(tài)響應(yīng)）。對(duì)于提高響應(yīng)時(shí)間的熟悉的要求和一個(gè)更具驅(qū)動(dòng)能力的同樣熟悉的要求一起到來(lái)，在這種情況下，有能力每月支付更多。不穩(wěn)定會(huì)出現(xiàn)當(dāng)每月一次的支付P在利率r下不足以防止本金P的極大增值。有這樣的案例，電力轉(zhuǎn)換器可以極其便利的在離散時(shí)間里面直接模仿。一個(gè)功率因數(shù)有效的界面，舉個(gè)例子，將典型的執(zhí)行兩次電壓回路控制行為，在多數(shù)每個(gè)有效周期里面（一般都比這個(gè)值?。┮员苊飧蓴_輸入電流波形。這些轉(zhuǎn)換器被很好地用離散微分方程描述，而數(shù)字控制是個(gè)顯而易見(jiàn)的選擇。 圖1 離散時(shí)間反饋環(huán)路 第二個(gè)原因?yàn)槭裁匆粋€(gè)設(shè)計(jì)者可能會(huì)面對(duì)一個(gè)離散控制問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)在當(dāng)一個(gè)數(shù)字控制器的某些方面，比如說(shuō)，適應(yīng)性，需要達(dá)到消費(fèi)者的要求。在這樣的情況下，控制硬件強(qiáng)加需求來(lái)處理離散時(shí)間模型。這樣的情況在圖1中已經(jīng)說(shuō)明，圖中表明了一個(gè)連續(xù)時(shí)間模型對(duì)象的傳遞函數(shù)值入一個(gè)單輸入單輸出的反饋環(huán)路。在這個(gè)例子中使用了一個(gè)零階控制或者一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一個(gè)采樣器或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器。數(shù)模轉(zhuǎn)換器離散時(shí)間控制指令控制連續(xù)時(shí)間輸入給對(duì)象。模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣對(duì)象的連續(xù)時(shí)間輸出來(lái)構(gòu)造一個(gè)控制器的離散時(shí)間測(cè)量。一個(gè)串聯(lián)補(bǔ)償器包含在這個(gè)這個(gè)控制回路中，這樣，有一個(gè)比例增益K。單位反饋系統(tǒng)使我們想起調(diào)節(jié)器，對(duì)于許多典型的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題。作為一個(gè)團(tuán)體，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，對(duì)象H（S），以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成了一個(gè)帶控制輸入和采樣輸出的單離散時(shí)間框圖。這個(gè)宏框圖的動(dòng)態(tài)特性可以通過(guò)Z變換進(jìn)行建模P（Z）。就像拉絲變換可以看做是一個(gè)頻域變換或者操作微積分學(xué)，在那里頻率變量S作為時(shí)間的存放地點(diǎn)一樣，Z變換是一個(gè)頻率變量Z表示一個(gè)時(shí)間差的頻域變換。圖一中的系統(tǒng)可以使用了來(lái)理解出現(xiàn)在思索一個(gè)給定的一個(gè)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)設(shè)計(jì)后臺(tái)離散時(shí)間反饋回路的一些扭曲。為了使這個(gè)例子具體點(diǎn)，選一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)于一個(gè)RC驅(qū)動(dòng)電路對(duì)象的系統(tǒng)， 圖2 連續(xù)時(shí)間反饋環(huán)路 其中t是時(shí)間常量。在電力電子學(xué)應(yīng)用中，一個(gè)線性的，不便時(shí)間對(duì)象模型H(s)只可能在對(duì)次的建模努力之后，比如說(shuō)，平衡和小信號(hào)的線性化。大框圖的離散時(shí)間傳遞函數(shù)和一個(gè)不變的階躍轉(zhuǎn)化書有關(guān)系的。一個(gè)離散時(shí)間單位階躍輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)時(shí)間輸入加到對(duì)象上H(s)。對(duì)于輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的階躍信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出必須是采樣的連續(xù)時(shí)間階躍響應(yīng)。這個(gè)要求的關(guān)系是，P(z)離散時(shí)間階躍響應(yīng)必須是H(s)連續(xù)時(shí)間階躍響應(yīng)，是由組成反饋回路的數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器硬件強(qiáng)加的。給定的通過(guò)使用這個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)，來(lái)決定。數(shù)字控制課本有代表性的提供了把普通的H(s)對(duì)象模型和它們的階躍不變傳遞模型聯(lián)系起來(lái)的表格。這樣對(duì)于一個(gè)RC對(duì)象，其中，，而T則是采樣周期。讓我們比較一下，離散時(shí)間反饋回路和連續(xù)時(shí)間反饋回路行為，如圖2所示。圖1和圖2都使用了減法器和一個(gè)增益框圖來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋環(huán)路。在數(shù)字控制器中，這些將或者是由專門的數(shù)字邏輯或者是由微處理器代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩者都比較的昂貴和在圖2中所用的工作放大器相比較。設(shè)計(jì)師將怎么樣來(lái)分析這兩個(gè)系統(tǒng)的性能以便估計(jì)讓消費(fèi)者滿意的三個(gè)方面：瞬態(tài)響應(yīng)，穩(wěn)態(tài)跟蹤，以及穩(wěn)定性呢？系統(tǒng)的性能有代表性的通過(guò)使用對(duì)于單輸入單輸出的反饋回路的四個(gè)方法中的一個(gè)或者兩個(gè)：極點(diǎn)位置法如直接的解決或者根軌跡法；乃刻絲特圖；你刻絲特分析；或者波特圖。所有著四個(gè)方法檢查回路增益來(lái)決定閉環(huán)性能指標(biāo)。圖3展示了圖2中連續(xù)時(shí)間反饋回路的根軌跡。這個(gè)圖表明了閉環(huán)極點(diǎn)位置隨著K值從0變到正無(wú)窮遠(yuǎn)變化。忽略實(shí)際的社會(huì)問(wèn)題，比如說(shuō)飽和度和未建模動(dòng)力學(xué)。根軌跡圖支持有兩年經(jīng)驗(yàn)的觀察資料里面所說(shuō)的增益是有益的。隨著增益數(shù)量的增大，閉環(huán)極點(diǎn)位置縱深的向左半平面（那里是穩(wěn)定性的指示）。瞬態(tài)響應(yīng)的改善，系統(tǒng)總是穩(wěn)定的，更大的增益K變使得整個(gè)周率內(nèi)環(huán)路增益變大，改進(jìn)了穩(wěn)態(tài)跟蹤。任何可以用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)時(shí)間根軌跡的方法，額外攜帶的沒(méi)有變化的離散時(shí)間根軌跡。所有的熟悉的方法，比如，根軌跡規(guī)則的應(yīng)用，或者直接用Matlab解決或者通過(guò)其他的計(jì)算方法，將能夠做出圖1給定的離散時(shí)間回路增益正確的根軌跡圖，比如這個(gè)。這要求同樣的努力來(lái)確立用S或Z表示的多項(xiàng)式?；芈吩鲆媸且浑A的并且圖4中的根軌跡在質(zhì)量上和圖3相似的。 圖3 S平面上的根軌跡 圖4 Z平面上的根軌跡 兩個(gè)根軌跡圖，對(duì)于小于K的值，起于開環(huán)對(duì)象極點(diǎn)位置：，對(duì)于一個(gè)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，而對(duì)于一個(gè)間斷離散時(shí)間系統(tǒng)，。時(shí)間常量嚴(yán)格取決于自然的參數(shù)，并且總是正的，對(duì)于真實(shí)的電阻器和電容器。極點(diǎn)的位置也將總是正的。它不僅取決與器件的參數(shù)，而且取決于采樣周期。在Z平面的穩(wěn)定性，意味著閉環(huán)極點(diǎn)，必須保持在這個(gè)單位圓周里面，如圖4陰影所示。在單位原盤右半平面時(shí)軸上的極點(diǎn)位置，對(duì)應(yīng)于單調(diào)衰減瞬態(tài)響應(yīng)，與連續(xù)時(shí)間控制環(huán)路閉環(huán)回路的行為相近，在一個(gè)單位圓左半實(shí)軸上的極點(diǎn)位置，對(duì)應(yīng)于瞬態(tài)衰減時(shí)間域，同時(shí)也是振蕩的。單位圓外的極點(diǎn)位置，導(dǎo)致極大的瞬態(tài)增長(zhǎng)，那就是不穩(wěn)定現(xiàn)象。所以，對(duì)于一階離散時(shí)間控制系統(tǒng)，根軌跡圖揭示了有趣的行為當(dāng)K增長(zhǎng)時(shí)，一個(gè)最初穩(wěn)定的一階系統(tǒng)，對(duì)于較大的K值，最終振蕩并變得不穩(wěn)定。這種行為是外來(lái)的，與連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)和我們對(duì)連續(xù)時(shí)間控制環(huán)路的直覺(jué)是不相關(guān)的。離散時(shí)間控制環(huán)路，是彈道的在采樣速度之間。它施加一個(gè)控制行為在幾乎所有的周期時(shí)間里面。隨著T的增長(zhǎng)，而T保持為常量，對(duì)象驅(qū)使增長(zhǎng)回應(yīng)給定的誤差。K值的越來(lái)越大，導(dǎo)致更大的驅(qū)動(dòng)能力，允許系統(tǒng)在同一個(gè)點(diǎn)和系統(tǒng)采樣之間，響應(yīng)立即增大，沒(méi)有得以修正，直到下一個(gè)采樣到來(lái)，導(dǎo)致一個(gè)振蕩不穩(wěn)定，隨著控制器的緊迫性，驅(qū)使系統(tǒng)在每個(gè)正和負(fù)極之間保持在采樣點(diǎn)。 注意設(shè)計(jì)家現(xiàn)在有柄，可以控制系統(tǒng)的性能，就是增益K和采樣周期T。一個(gè)更大的采樣周期，更加的節(jié)約，在認(rèn)識(shí)到，它可以降低控制器的計(jì)算負(fù)擔(dān)，并且允許使用潛在的便宜的ADC和DAC硬件。盡管如此，增加T減少，導(dǎo)致過(guò)大的增益產(chǎn)生的不穩(wěn)定影響，出現(xiàn)在K值較低的時(shí)候。在電子電力應(yīng)用中，對(duì)于采樣速度的額外的限制，可能需要考慮。采樣速度必須選擇以避免紋波混淆和高頻干擾。必須選擇以避免發(fā)生在速度比在平衡價(jià)格和線性化合理的建模估算構(gòu)造快些的更快的控制行為。這些限制可以造成高或低的波動(dòng)，在期望的采樣周期中。 需要更多的思考以擴(kuò)大頻域方法，比如離散時(shí)間系統(tǒng)的乃刻絲特，你刻絲以及波特圖。對(duì)于所有的經(jīng)典頻域分析技術(shù)的基本原理是乃刻絲特法。對(duì)于一個(gè)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，乃刻絲特法需要設(shè)計(jì)者畫出虛實(shí)軸平面的回路增益，隨著S在一個(gè)等高線附近改變。盡管沒(méi)有一個(gè)要求，S常常是選擇在一個(gè)D形輪廓附近改變的，這個(gè)D包括軸和擴(kuò)展到超過(guò)整個(gè)右半S平面的部分。對(duì)于這個(gè)選擇，閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)Z在右半平面的個(gè)數(shù)，可以由 來(lái)決定，其中N是回路增益圖中包圍-1這個(gè)點(diǎn)的次數(shù)，而P則是D中回路增益開環(huán)極點(diǎn)的個(gè)數(shù)。通常，設(shè)計(jì)目標(biāo)，需要令來(lái)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的閉環(huán)系統(tǒng)。對(duì)于我們連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，RC對(duì)象是開環(huán)穩(wěn)定的，而。要構(gòu)造一個(gè)穩(wěn)定的閉環(huán)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者通常嘗試構(gòu)造一個(gè)回路增益，這樣N也等于0，例如，沒(méi)有包圍-1這個(gè)點(diǎn)，使則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 你刻絲特和波特圖是你刻絲特法的一個(gè)派系，再次提供穩(wěn)定性和性能信息，通過(guò)檢查回路增益的頻率響應(yīng)。