一、背景
儲能電源通過電能轉化和存儲,把電能保存起來,以便在需要的時候釋放出來供電使用的設備。根據其電性質,儲能電源可以分為直流儲能電源和交流儲能電源兩種類型。直流儲能電源即開關電源,開關電源總是用閉環負反饋來改善開環系統之響應,達到所期望的電源調整率,負載調整率,動態響應要求。系統基本上由誤差放大,PWM和電源開關回路,輸出濾波器三個主要部分所構成。
二、潛在風險
開關電源的穩定性會受到輸入電源、輸出負載和溫度的影響。其他會影響系統穩定性的各種因素如:元件在長期工作后公差變大,不當的輸入濾波器,輸出負載電容,開關的雜訊也會影響系統穩定性。
對于開關電源設計工程師來說,尷尬的莫過于在線路設計完成,投入生產并把貨交到客戶手上之后,發現他設計的開關電源,是不穩定的,造成必須回收大量已經商品化的產品(例如復印機)。
如果用幾小時去做反饋回路波德圖分析(Bode)。提早作分析可以避免潛在的將產品從市場上回收和設計變更的危險。
三、電源穩定性分析
研發,設計,和品保工程師必須測定閉回路增益裕量度和相位裕量度,以掌握開關電源(SMPS)、不間斷電源(UPS)等產品其的控制回路的穩定度。
反饋系統的設計影響到很多參數,如調整率,穩定度,及瞬態響應等。開關電源穩定性驗證,必須包含輸出電壓電流在不同的負載件下仍能符合兩項原則的要求。
四、反饋回路穩定性分析方法
1、時域分析:
(1)跳載(階躍,load switching),瞬時加減載觀察暫態響應
(2)注入方波,注入方波信號觀察輸出波形試誤(trial-and-error)
2、頻域分析:
(1)仿真(Spice),以計算機模擬出波特圖觀察增益相位余量
(2)頻響分析(FRA),是以掃頻信號方式真實量測環路中的增益相位余量及波特圖分析