[发明专利]基于k因子提高峰值电流模式的Buck电路稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及提高Buck电路稳定性的方法。

背景技术

在家用电器及工业生产等场合，需要将工频交流电转换成直流电然后加以利用。非隔离式Buck电路作为DC-DC的基本拓扑，由于结构简单，成本低廉，在以上场合有着广泛的应用。采用峰值电流控制Buck电路，相比于平均电流模式，它具有能有效防止偏磁、补偿网络简单、稳定性强等优点。电流型Buck电路包含两个反馈环：由接受输出电压采样信号的误差放大器构成的电压外环和一个由接收回路峰值电流采样信号的PWM比较器构成的电流内环。与电压模式不同的是，电流模式Buck电路直接对输出电流峰值进行控制，具有响应快，防止偏磁导致磁饱和，补偿网络简单等优点。但是采用峰值电流模式的Buck电路的稳定性制约了其发展，如何提高采用峰值电流模式的Buck电路的稳定性成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决采用峰值电流模式的Buck电路的稳定性低不能满足实际需求的问题，从而提供基于k因子提高峰值电流模式的Buck电路稳定性的方法。

本发明所述的基于k因子提高峰值电流模式的Buck电路稳定性的方法，该方法包括以下步骤：

基于MATLAB仿真Buck电路的补偿网络，得到伯德图；

根据实际需求，基于k因子在伯德图中添加零点和极点；

基于MATLAB得到补偿网络的传递函数；

根据传递函数计算补偿网络中各元件的参数；

根据所得参数设计补偿网络。

优选的是，补偿网络包括电阻R1、电阻R2、电容C1、电容C2和误差放大器；

电阻R1的一端作为电压反馈信号输入端，电阻R1的另一端与电阻R2的一端和电容C2的一端相连，电阻R1、电阻R2、电容C2的公共端与误差放大器的反相输入端相连，电阻R2的另一端与电容C1的一端相连，电容C1的另一端、电容C2的另一端和误差放大器的输出端相连，并作为误差信号的输出端，误差放大器的同向输入端接+2.5V电压。

本发明所述的基于k因子提高峰值电流模式的Buck电路稳定性的方法，基于MATLAB仿真软件，通过在伯德图中添加零点和极点，得到元件的参数，最终得到满足需要的Buck电路稳定性，本发明的方法操作简单、便于实现。

本发明适用于提高峰值电流模式的Buck电路的稳定性。

附图说明

图1是具体实施方式一所述的基于k因子提高峰值电流模式的Buck电路稳定性的方法的流程图；

图2是具体实施方式一中未校正时得到的伯德图；

图3是具体实施方式一中校正后得到的伯德图；

图4是具体实施方式二中的补偿网络的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于k因子提高峰值电流模式的Buck电路稳定性的方法，该方法包括以下步骤：

基于MATLAB仿真Buck电路的补偿网络，得到伯德图；

根据实际需求，基于k因子在伯德图中添加零点和极点；

基于MATLAB得到补偿网络的传递函数；

根据传递函数计算补偿网络中各元件的参数；

根据所得参数设计补偿网络。

k因子指出了由补偿网络产生的零点频率和极点频率之间需要分开的距离，然后通过选择期望的截止频率fc和fc处所需的相位裕度，k因子自动放置零点和极点，使fc等于零点频率和极点频率的几何平均值，并在fc处有最高的相位提升。k因子法中，交叉频率处产生的相位提升会随k值的不同而不同。k＝1时，极点和零点占据同一位置，相位提升为0。k增加，极点和零点的距离增加，在fc处提供的相位提升也随之增加。增加相位提升值是以降低直流增益为代价的。

假设零点频率为fc/k，极点频率为kfc，则在fc处得相位提升Boost为：

其中f_z0为零点频率，f_p0为极点频率；

由三角函数关系可知：

由上式得到：

Boost＝arctan(k)-90°+arctan(k)＝2*arctan(k)-90°(3)

由此得到：