Es el control fundamental y la teoría de la retroalimentación. Gracias, Mr Lyapunov , Mr Black y Mr Nyquist .
Tenga en cuenta que todos en todas partes siempre quieren que la salida de su fuente de alimentación tenga el voltaje correcto, pase lo que pase. ¿Cómo manejar eso? La mejor manera que conocemos es mediante el uso de comentarios.
Volviendo a cargar una muestra de la tensión de salida y la corriente, para compararla con algún estándar de referencia. Dado que la retroalimentación es negativa, o dado que la diferencia es entre la cantidad de salida y la referencia, se obtiene una señal de error.
En su circuito de ejemplo, la diferencia entre Vref y Vfb se toma en el Error Amp para obtener Verr. Para una mejor precisión, Verr necesita ser minimizado, por lo que el amplificador de error también aplica ganancia, mucha ganancia, cuanto más, mejor.
Es algo así como la situación del terreno virtual con un OpAmp. El OpAmp tiene mucha ganancia, su salida se envía a la entrada de forma negativa, y la diferencia entre la entrada positiva y la entrada negativa se vuelve prácticamente cero. Si la OpAmp es ideal con ganancia infinita, la diferencia entre las entradas es cero. La misma idea básica con un controlador PWM, aunque con etapas adicionales. De acuerdo con esta idea, solo necesitas una ganancia infinita y ancho de banda en el amplificador de error (y todo lo demás) para lograr lo que todos en todo el mundo quieren todo el tiempo.
¿Ancho de banda infinito? Detente aquí
Si todas las etapas del bucle tuvieran un ancho de banda infinito, eso sería todo lo que habría para esto. No se necesitaría compensación. Pero, hay límites de ancho de banda en todas partes.
Primero, existe la frecuencia de Nyquist del muestreo PWM. Debido al muestreo una vez por período de PWM, la ganancia y la fase del modulador de potencia, todas esas cosas en su diagrama entre la salida del amplificador de error y la entrada del filtro de salida, se estrellarán como una carga de ladrillos que pasan por un precipicio a la frecuencia de Nyquist.
Luego, debido a que la fuente de alimentación de conmutación funciona al muestrear varios voltajes, al menos Vin y Vin Rtn, su salida bruta es un poco irregular y se filtra para suavizarla. El filtro siempre proporciona al menos 2, a veces más, y generalmente polos complejos. (Algunos dirían que el control de modo actual se mueve en uno de los polos, pero en realidad solo se mueve para que no te importe mucho). Dos polos más proporcionan 180 grados de pérdida de fase, que con el negativo Retroalimentación y mucha ganancia harán un maravilloso oscilador.
Todavía necesitamos mucha ganancia de bucle, especialmente en bajas frecuencias para solucionar el error de salida y la ondulación de la red, pero ¿cómo manejar todo ese cambio de fase a medida que aumenta la frecuencia? Hacer un integrador del bucle. De ese modo, la ganancia es máxima en DC, pero disminuye en 20 dB por década, y solo agrega 90 grados de cambio de fase en las frecuencias más altas. Eventualmente, aparecen más polos, por lo que la ganancia de bucle se ajusta para tener una ganancia general inferior a 0dB para entonces.
La mayor parte de lo que se necesita para convertir el bucle en un integrador lo hace el error Amp y su compensación. El caso más simple tendrá una compensación por un solo polo, cuya forma se encuentra en su diagrama con \ $ R_c \ $ y \ $ C_c \ $. Este tipo de compensación funciona bastante bien para los bucles con control de modo actual y Flyback discontinuos, que tendrán un polo dominante en la tapa del filtro de salida y la carga (\ $ f \ $ ~ \ $ \ frac {1} {2 \ pi R_o C_o PS En este caso, \ $ R_c \ $ y \ $ C_c \ $ se eligen para cubrir ese polo, y para configurar la ganancia de error de error para cruzar 0dB antes de que aparezcan otros polos.
Esto rara vez se hace por prueba y error, ya que hay un número infinito de formas de desordenar el bucle y solo algunas formas de hacerlo realmente bien.
También debe saber que el diagrama al que se hace referencia es un caso especial, pero favorito. El amplificador de error no es realmente un OpAmp, sino un amplificador de transconductancia, que convierte el voltaje en corriente. Es por eso que \ $ R_c \ $ y \ $ C_c \ $ se muestran yendo a tierra en lugar de la entrada de inversión. Vc termina siendo el error en la salida del amplificador actual la impedancia de \ $ R_c \ $ y \ $ C_c \ $. Es un caso favorito porque los amplificadores de transconductancia son más fáciles de hacer en un IC, por lo que son muy comúnmente utilizados en los controladores PWM.
Hay preguntas en este sitio que están relacionadas, aquí hay un par:
estabilidad condicional
Control Convertidor de aumento de teoría
Aquí hay uno de TI sobre Amplificadores de compensación .
