3 穩定性測試

　　測試條件：

　　(1)無感電阻；

　　(2)負載變化幅度為10％~100％；

　　(3)負載開關頻率可調(在獲得同樣理想響應波形的條件下，開關頻率越高越好)；

　　(4)限定負載開關電流變化率為5A／μs或者2A/μs，沒有聲明負載電流大小和變化率的瞬態響應曲線圖形無任何意義。

　　圖3(a)為瞬變負載波形。

　　圖3(b)為阻尼響應，控制環在瞬變邊緣之后帶有振蕩。說明擁有這種響應電源的增益裕度和相位裕度都很小，且只能在某些特定條件下才能穩定。因此，要盡量避免這種類型的響應，補償網絡也應該調整在稍低的頻率下滑離。

　　圖3(c)為過阻尼響應，雖然比較穩定，但是瞬態恢復性能并非最好。滑離頻率應該增大。

　　圖3(d)為理想響應波形，接近最優情況，在絕大多數應用中，瞬態響應穩定且性能優良，增益裕度和相位裕度充足。

　　對于正向和負向尖峰，對稱的波形是同樣需要的，因此從它可以看出控制部分和電源部分在控制內有中心線，且在負載的增大和減少的情況下它們的擺動速率是相同的。

　　上面介紹了開關電源控制環路的兩個穩定性判據，就是通過波特圖判定小信號下開關電源控制環路的相位裕度和通過負載躍變瞬態響應波形判定大信號下開關電源控制環路的穩定性。下面介紹四種控制環路穩定性的設計方法。

　　4 穩定性設計方法

　　4．1 分析法

　　根據閉環系統的理論、數學及電路模型進行分析(計算機仿真)。實際上進行總體分析時，要求所有的參數要精確地等于規定值是不大可能的，尤其是電感值，在整個電流變化范圍內，電感值不可能保持常數。同樣，能改變系統線性工作的較大瞬態響應也是很難預料到的。

　　4．2 試探法

　　首先測量好脈寬調整器和功率變換器部分的傳遞特性，然后用“差分技術”來確定補償控制放大器所必須具有的特性。

　　要想使實際的放大器完全滿足最優特性是不大可能的，主要的目標是實現盡可能地接近。具體步驟如下：

　　(1)找到開環曲線中極點過零處所對應的頻率，在補償網絡中相應的頻率周圍處引入零點，那么在直到等于穿越頻率的范圍內相移小于315°(相位裕度至少為45°)；

　　(2)找到開環曲線中EsR零點對應的頻率，在補償網絡中相應的頻率周圍處引入極點(否則這些零點將使增益特性變平，且不能按照期望下降)；

　　(3)如果低頻增益太低，無法得到期望的直流校正那么可以引入一對零極點以提高低頻下的增益。

　　大多數情況下，需要進行“微調”，最好的辦法是采用瞬態負載測量法。

　　4. 3 經驗法

　　采用這種方法，是控制環路采用具有低頻主導極點的過補償控制放大器組成閉環來獲得初始穩定性。然后采用瞬時脈沖負載方法來補償網絡進行動態優化，這種方法快而有效。其缺點是無法確定性能的最優。

　　4．4 計算和測量結合方法

　　綜合以上三點，主要取決于設計人員的技能和經驗。

　　對于用上述方法設計完成的電源可以用下列方法測量閉環開關電源系統的波特圖，測量步驟如下。

　　如圖4所示為測量閉環電源系統波特圖的增益和相位時采用的一個常用方法，此方法的特點是無需改動原線路。

　　如圖4所示，振蕩器通過變壓器T1引入一個很小的串聯型電壓V3至環路。流入控制放大器的有效交流電壓由電壓表V1測量，輸出端的交流電壓則由電壓表V2測量(電容器C1和C2起隔直流電流的作用)。V2/V1(以分貝形式)為系統的電壓增益。相位差就是整個環路的相移(在考慮到固定的180°負反饋反相位之后)。

　　輸入信號電平必須足夠小，以使全部控制環路都在其正常的線性范圍內工作。