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隧道專用三相電力穩壓器應該具備哪些功能
發布時間:2019/3/3 14:42:49 返回列表
關鍵詞:隧道專用三相電力穩壓器
需要注意, 從Vb點開始傳輸的信號, 通過回路(Loop)時會出現相位偏移(Phase Shift),終到達Va點。相位偏移(Phase Shift)的多少決定了回路的穩定程度(Stability)。 

反饋(FEEDBACK)
      如前所述,所有的穩壓器都采用反饋( Feedback)以使輸出電壓穩定。輸出電壓是通過電阻分壓器進行采樣的(圖6),并且該分壓信號反饋到誤差放大器的一個輸入端,誤差放大器的另一個輸入端接參考電壓,誤差放大器將會調整輸出到導通管(Pass Transistor)的輸出電流以保持直流電壓(DC Valtage)的穩定輸出。
      為了達到穩定的回路就必須使用負反饋(Negative Feedback)。負反饋,有時亦稱為改變極性的反饋(degenerative feedback),與源信號的極性相反(圖7:反饋信號的相位示意圖)。
 
    負反饋與源(Source)的極性相反,它總會阻止輸出的任何變化。也就是說,如果輸出電壓想要變高(或變低),負反饋回路總會阻止,強制其回到正常值。
    正反饋(Positive Feedback)是指當反饋信號與源信號有相同的極性時就發生的反饋。此時,回路響應會與發生變化的方向一致。顯而易見不能達到輸出的穩定,不能消除輸出電壓的改變,反而將變化趨勢擴大了。
    當然,不會有人在線性穩壓器件中使用正反饋。但是如果出現180°的相移,負反饋就成為正反饋了。
            
相位偏移(PHASE SHIFT)
      相位偏移就是反饋信號經過整個回路后出現的相位改變(Phase Change)的總和(相對起始點)。相位偏移,單位用度(Degrees)表示,通常使用網絡分析儀(network analyzer)測量。理想的負反饋信號與源信號相位差180°(如圖8:相位偏移示意圖),因此它的起始點在-180°。在圖7中可以看到這180°的偏置,也就是波型差半周。
 
      可以看到,從-180°開始,增加180°的相移,信號相位回到零度,就會使反饋信號與源信號的相位相同,從而使回路不穩定。

相位裕度(PHASE MARGIN)
     相位裕度(Phase Margin,單位:度),定義為頻率的回路增益等 0dB(單位增益,Unity Gain)時,反饋信號總的相位偏移與-180°的差。一個穩定的回路一般需要20°的相位裕度。
    相位偏移和相位裕度可以通過波特圖中的零、極點計算獲得。

極點(POLES)
      極點(Pole)定義為增益曲線(Gain curve)中斜度(Slope)為-20dB/十倍頻程的點(圖9:波特圖中的極點)。每添加一個極點,斜度增加20dB/十倍頻程。增加n個極點,n ×(-20dB/十倍頻程)。每個極點表示的相位偏移都與頻率相關,相移從0到-90°(增加極點就增加相移)。重要的一點是幾乎所有由極點(或零點)引起的相移都是在十倍頻程范圍內。
注意:一個極點只能增加-90°的相移,所以少需要兩個極點來到達-180°(不穩定點)。
 
       
零點(ZEROS)
      零點(Zero)定義為在增益曲線中斜度為+20dB/十倍頻程的點(如圖10:波特圖中的零點)。零點產生的相移為0到+90°,在曲線上有+45°角的轉變。必須清楚零點就是“反極點”(Anti-pole),它在增益和相位上的效果與極點恰恰相反。這也就是為什么要在LDO穩壓器的回路中添加零點的原因,零點可以抵消極點。
 

波特圖分析
    用包含三個極點和一個零點的波特圖(圖11:波特圖)來分析增益和相位裕度。
 
    假設直流增益(DC gain)為80dB,個極點(pole)發生在100Hz處。在此頻率,增益曲線的斜度變為-20dB/十倍頻程。1kHz處的零點使斜度變為0dB/十倍頻程,到10kHz處斜度又變成-20dB/十倍頻程。在100kHz處的第三個也是后一個極點將斜度終變為-40dB/十倍頻程。
      圖11中可看到單位增益點(Unity Gain Crossover,0dB)的交點頻率(Crossover Frequency)是1MHz。0dB頻率有時也稱為回路帶寬(Loop Bandwidth)。
      相位偏移圖表示了零、極點的不同分布對反饋信號的影響。為了產生這個圖,就要根據分布的零點、極點計算相移的總和。在任意頻率(f)上的極點相移,可以通過下式計算獲得:
          極點相移 = -arctan(f/fp)                              (6)
在任意頻率(f)上的零點相移,可以通過下式計算獲得:
          零點相移 = -arctan(f/fz)                              (7)
    此回路穩定嗎?為了回答這個問題,我們根本無需復雜的計算,只需要知道0dB時的相移(此例中是1MHz)。
      前兩個極點和個零點分布使相位從-180°變到+90°,終導致網絡相位轉變到-90°。后一個極點在十倍頻程中出現了0dB點。代入零點相移公式,可以計算出該極點產生了-84°的相移(在1MHz時)。加上原來的-90°相移,全部的相移是-174°(也就是說相位裕度是6°)。由此得出結論,該回路不能保持穩定,可能會引起振蕩。

 

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