Критерий устойчивости применительно к импульсным источникам питания

Прежде чем перейти к проектирванию компенсации усилителя ошибки, желательно знать, что собой представляет устойчивая система с замкнутым контуром. Правило, имеющее отношение к устойчивости, звучит элементарно:
Запаздывание фазы замкнутого контура никогда не должно превышать —330 градусов всякий раз, когда усиление в системе с замкнутым контуром больше единицы (или 0 дБ).
Фактически, проектировщиками обычно используется предел запаздывания общей фазы, равный 315°. При величинах запаздывания, более близких к 360°, система становится метаустойчивой. Это может привести к разбиению питания на периоды колебаний в случае возникновения больших нагрузок или одиночных всплесков в линии.
Перечислим некоторые термины, связанные с анализом устойчивости системы:
• запас по фазе — значение фазы системы с замкнутым контуром при частоте перехода на усилении (G(s) = 0 дБ);
• запас по усилению — значение усиления, когда фаза переходит-360°;
• фаза превышения — точка самого близкого приближения фазовой характеристики к значению -360° всякий раз, когда усиление больше 1 (0 дБ).
Из этих трех понятий наиболее важным является фаза превышения, поскольку частота перехода на усилении обычно значительно выше, чем точка максимального запаздывания фазы, обусловленная полюсом фильтра.

Статические потери

Статические потери связаны со всеми функциями, требуемыми для работы схем питания. Это — все цепи, связанные с микросхемой контроллера и любыми цепями обратной связи где-либо в источнике питания. Статические потери обычно невелики по сравнению с другими потерями внутри источника, но их также можно проанализировать, чтобы внести какие-нибудь улучшения.
Первая схема, которая может "съесть" значительную часть мощности,— это схема запуска. Здесь постоянный ток обусловлен входным напряжением, так что схемы управления и драйвера получают достаточно энергии для запуска источника питания. Если схема запуска не останавливает ток после успешного запуска, то, в зависимости от входного напряжения, внутри этой схемы может постоянно рассеиваться до 3 Вт мощности.Вторым значительным источником потерь является схема драйвера ключа. Для мощных биполярных транзисторов, используемых в качестве ключей, ток управления базой должен быть больше, чем максимальный ток стока, деленный на коэффициент усиления (/jfe) транзистора. Типичный коэффициент усиления мощных транзисторов находится в диапазоне 5-15.

Основные потери внутри импульсного источника питания с ШИМ

Для того чтобы увеличить КПД импульсного источника питания, необходимо идентифицировать и приблизительно измерить различные потери. Потери внутри импульсного источника питания можно грубо разбить на три категории: потери переключений, потери на электропроводность, статические и резистивные потери. Эти потери обычно возникают в комбинации друг с другом внутри "дырявых" компонентов, а обрабатываются раздельно.
Перечисленные в этой таблице потери имеют отношение к базовым импульсным источникам питания с ШИМ без приложения каких-либо усилий для того, чтобы увеличить их КПД. Следовательно, указанные значения КПД можно рассматривать как базовые для конкретной топологии. Области, в которых возникают основные потери, можно обнаружить в узлах переменного тока внутри секции питания. В одном или нескольких узлах, в зависимости от того, используется или нет изолирующий трансформатор, можно обнаружить переходные процессы при переключении и состояния проводимости ключе и выпрямителей. Наиболее информативным узлом переменного тока является сток или коллектор ключа. Вторым наиболее важным узлом переменного тока является анод выходного выпрямителя. Эти узлы будут в центре нашего внимания при работе по увеличению КПД импульсных источников питания.