大家好，這里是大話硬件。在前面的章節(jié)中，分析了開關(guān)電源為什么需要閉環(huán)環(huán)路控制，并且得出了開關(guān)電源需要穩(wěn)定可靠，就必須增加環(huán)路控制的結(jié)論。雖然目前開關(guān)電源環(huán)路控制的方法很多，但是較常用的是電壓控制方式。

這一講的內(nèi)容，本應(yīng)該是開始介紹電壓控制方式是如何實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的閉環(huán)控制，但是在這之前，我想需要仿真一個(gè)開環(huán)的開關(guān)電源，對(duì)前面兩講的內(nèi)容進(jìn)行驗(yàn)證和總結(jié)，看看在開環(huán)的狀態(tài)下，開關(guān)電源是什么樣的。

如果我們?cè)O(shè)計(jì)的閉環(huán)回路能解決開環(huán)開關(guān)電源的不足，那么是不是就能證明閉環(huán)控制的必要性以及正確性。

所以，這一節(jié)我們以12V轉(zhuǎn)5V，1A電源為例，來(lái)搭建這樣的開環(huán)電源，并分析這個(gè)電源的穩(wěn)定性。仿真軟件使用SIMetrix/SIMPLIS。

搭建的仿真電路如下：

仿真結(jié)果如下：

查看SW，IL和VOUT的細(xì)節(jié)如下

測(cè)量此時(shí)的開關(guān)頻率為479k，電流平均值為770mA，輸出電壓為3.3V

很明顯和我我們?cè)O(shè)定的原始參數(shù)不一致，初始設(shè)定為500K，占空比42%，輸出電壓為12V，占空比42%，輸出應(yīng)為5V，電流應(yīng)為1A。

從上面的仿真可以看出，開環(huán)的電源，設(shè)定的值和實(shí)際得到的值并不一樣，這也是我們?cè)诤竺嬉鉀Q的第一個(gè)問題，電壓和設(shè)計(jì)值不一樣。在開關(guān)電源里面，我們經(jīng)常說(shuō)在穿越頻率時(shí)電源的相位裕度還有多少，下面我們對(duì)開環(huán)的電源的相位裕度也進(jìn)行仿真測(cè)量。

仿真出來(lái)在1~1MHz以內(nèi)相位都是正的，說(shuō)明系統(tǒng)不會(huì)相位不會(huì)到-180°，雖然開關(guān)電源是開環(huán)的，但是環(huán)路是“穩(wěn)定”的(是有條件的穩(wěn)定!在此刻!)，所以我們也能仿真出來(lái)數(shù)值，如果環(huán)路不穩(wěn)定，系統(tǒng)可能都無(wú)法達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

此時(shí)可以看到SW，IL，Vout都是穩(wěn)定的。

如果此時(shí)在開環(huán)電源上增加一個(gè)脈沖型的擾動(dòng)，如下所示

此時(shí)可以看到輸出電壓連穩(wěn)定的3V輸出都沒有，一直在上升，說(shuō)明系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法穩(wěn)定在3V。

總結(jié)一下：

從上面的仿真的結(jié)果可以得出這樣幾點(diǎn)結(jié)論：

(1)開環(huán)電源可以“穩(wěn)定”工作在某個(gè)狀態(tài)，但是受到干擾后，就沒法回到本來(lái)的狀態(tài);

(2)開環(huán)電源的結(jié)果和我們想要的結(jié)果之間存在差異，這種差異是來(lái)自于缺乏閉環(huán)反饋。

(3)閉環(huán)控制環(huán)路能解決上面兩個(gè)開環(huán)電源的不足，使電源穩(wěn)定;

(4)閉環(huán)控制環(huán)路對(duì)外表現(xiàn)出“低通濾波器”的特性，對(duì)于高頻的干擾有較大的衰減作用;

(5)閉環(huán)環(huán)路能彌補(bǔ)開源增益裕度和相位裕度，所以帶有反饋的閉環(huán)環(huán)路開關(guān)電源能穩(wěn)定。