山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文PAGE1-本科畢業(yè)設(shè)計外文文獻及譯文文獻、資料題目：DesigningStableControlLoops文獻、資料來源：期刊文獻、資料發(fā)表（出版）日期：2010.3.25院（部）：信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)：電氣工程與自動化班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：翻譯日期：2011.3.10

外文文獻：DesigningStableControlLoopsTheobjectiveofthistopicistoprovidethedesignerwithapracticalreviewofloopcompensationtechniquesappliedtoswitchingpowersupplyfeedbackcontrol.Atop-downsystemapproachistakenstartingwithbasicfeedbackcontrolconceptsandleadingtostep-by-stepdesignprocedures,initiallyappliedtoasimplebuckregulatorandthenexpandedtoothertopologiesandcontrolalgorithms.SampledesignsaredemonstratedwithMathcadsimulationstoillustrategainandphasemarginsandtheirimpactonperformanceanalysis.I.INTRODUCTIONInsuringstabilityofaproposedpowersupplysolutionisoftenoneofthemorechallengingaspectsofthedesignprocess.Nothingismoredisconcertingthantohaveyourlovinglycraftedbreadboardbreakintowildoscillationsjustasitsbeingdemonstratedtothebossorcustomer,butinsuringagainstthisunfortunateeventtakessomeanalysiswhichmanydesignersviewasformidable.Pathstakenbydesignengineersoftenemphasizeeithercut-and-tryempiricaltestinginthelaboratoryorcomputersimulationslookingfornumericalsolutionsbasedoncomplexmathematicalmodels.Whilebothoftheseapproachabasicunderstandingoffeedbacktheorywillusuallyallowthedefinitionofanacceptablecompensationnetworkwithaminimumofcomputationaleffort.II.STABILITYDEFINEDFig.1.DefinitionofstabilityFig.1givesaquickillustrationofatleastonedefinitionofstability.Initssimplestterms,asystemisstableif,whensubjectedtoaperturbationfromsomesource,itsresponsetothatregulatorwiththeblockdiagramshowninFig.5.Herewehaveseparatedthepowersystemintotwoblocks–thepowersectionandthecontrolcircuitry.Thepowersectionhandlestheloadcurrentandistypicallylarge,heavy,andsubjecttowidetemperaturefluctuations.Itsswitchingfunctionsarebydefinition,large-signalphenomenon,normallysimulatedinmoststabilityanalysesasjustatwostateswitchwithadutycycle.Theoutputfilterisalsoconsideredasapartofthepowersectionbutcanbeconsideredasalinearblock.Fig.4.ThegeneralpowerregulatorIV.THEBUCKCONVERTERThesimplestformoftheabovegeneralpowerregulatoristhebuck–orstepdown–topologywhosepowerstageisshowninFig.6.Inthisconfiguration,aDCinputvoltageisswitchedatsomerepetitiverateasitisappliedtoanoutputfilter.ThefilteraveragesthedutycyclemodulationoftheinputvoltagetoestablishanoutputDCvoltagelowerthantheinputvalue.ThetransferfunctionforthisstageisdefinedbytON=switchon-timeT=repetitiveperiod(1/fs)d=dutycycleFig.5.Thebuckconverter.Sinceweassumethattheswitchandthefiltercomponentsarelossless,theidealefficiencyofThisconversionprocessis100%,andregulationoftheoutputvoltagelevelisachievedbycontrollingthedutycycle.ThewaveformsofFig.6assumeacontinuousconductionmode(CCM)Meaningthatcurrentisalwaysflowingthroughtheinductor–fromtheswitchwhenitisclosed,Andfromthediodewhentheswitchisopen.TheanalysispresentedinthistopicwillemphasizeCCMoperationbecauseitisinthismodethatsmall-signalstabilityisgenerallymoredifficulttoachieve.Inthediscontinuousconductionmode(DCM),thereisathirdswitchconditioninwhichtheinductor,switch,anddiodecurrentsareall5-4zero.Eachswitchingperiodstartsfromthesamestate(withzeroinductorcurrent),thuseffectivelyreducingthesystemorderbyoneandmakingsmall-signalstableperformancemucheasiertoachieve.Althoughbeyondthescopeofthistopic,theremaybespecializedinstanceswherethelarge-signalstabilityofaDCMsystemisofgreaterconcernthansmall-signalstability.ThereareseveralformsofPWMcontrolforthebuckregulatorincluding,?Fixedfrequency(fS)withvariabletONandvariabletOFF?FixedtONwithvariabletOFFandvariablefS?FixedtOFFwithvariabletONandvariablefS?Hysteretic(or“bang-bang”)withtON,tOFF,andfSallvariableEachoftheseformshavetheirownsetofadvantagesandlimitationsandallhavebeensuccessfullyused,butsinceallswitchmoderegulatorsgenerateaswitchingfrequencycomponentanditsassociatedharmonicsaswellastheintendedDCoutput,electromagneticinterferenceandnoiseconsiderationshavemadefixedfrequencyoperationbyfarthemostpopular.Withtheexceptionofhysteretic,allotherformsofPWMcontrolhaveessentiallythesamesmall-signalbehavior.Thus,withoutmuchlossingenerality,fixedfSwillbethebasisforourdiscussionofclassical,small-signalstability.Hystereticcontrolisfundamentallydifferentinthatthedutyfactorisnotcontrolled,perse.Switchturn-offoccurswhentheoutputripplevoltagereachesanuppertrippointandturn-onoccursatalowerthreshold.Bydefinition,thisisalarge-signalcontrollertowhichsmall-signalstabilityconsiderationsdonotapply.Inasmallsignalsense,itisalreadyunstableand,inamathematicalsense,itsfastresponseisduemoretofeedforwardthanfeedback.REFERENCES[1]D.M.Mitchell,“DC-DCSwitchingRegulatorAnalysis”,McGraw-Hill,1988,DMMitchellConsultants,CedarRapids,IA,1992(reprintversion).[2]D.M.Mitchell,“Small-SignalMathcadDesignAids”,(Windows95/98version),e/jBLOOMAssociates,Inc.,1999.[3]GeorgeChryssis,“High-FrequencySwitchingPowerSupplies”,McGraw-HillBookCompany,1984.[4]RayRidley,“AMoreAccurateCurrent-ModeControlModel”,UnitrodeSeminarHandbook,SEM-1300,AppendixA2.[5]LloydDixon,“ControlLoopDesign”,UnitrodeSeminarHandbook,SEM-800.[6]LloydDixon,“ControlLoopDesign–SEPICPreregulatorDesign”,UnitrodeSeminarHandbook,SEM-900,Topic7.[7]LloydDixon,“ClosingtheFeedbackLoop”,UnitrodeSeminarHandbook,SEM-300.中文翻譯：控制電路設(shè)計摘要：本篇論文的寫作目的，是為給設(shè)計師們提供一個實際性的說明，那就是線性補償技術(shù)在電源轉(zhuǎn)換與電流反饋操作中是如何應(yīng)用的。一個組織管理嚴(yán)密的系統(tǒng)電路需要一開始就有一個基礎(chǔ)的電流反饋操作理論的支持，并且通過一步步的設(shè)計步驟，從初步階段應(yīng)用到一個簡單升壓調(diào)節(jié)器，然后再擴展到其他的拓撲學(xué)與算數(shù)控制學(xué)中去。matchad模擬器也驗證了設(shè)計樣本中幅相裕度整定在分布設(shè)計中是存在的，并且還影響著實驗的分析報告。一、簡介：驗證所提議的電源供給解決方案的穩(wěn)定性，一直就是電路設(shè)計過程中一個極具挑戰(zhàn)性的方面。最讓你感到窘迫的，并不是你最為得意之作的電路板正在實驗的重要階段中，被突然闖入的無序振蕩所打亂，而是你實驗恰恰驗證了許多電路設(shè)計者感到最為頭疼的數(shù)據(jù)分析。電路設(shè)計師常常強調(diào)，在實驗室里要注重切換實驗的實用價值，或者是以復(fù)雜的數(shù)學(xué)模式為電腦集成系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)處理。然而這兩者的方向都是以電路設(shè)計的前提為基礎(chǔ)。于是，對反饋原理最基本的理解將幫助我們?nèi)ザx接受性補償網(wǎng)系統(tǒng)的最小值計算范圍。二、穩(wěn)定性的界定：圖1穩(wěn)定的定義圖1直接展示了至少一個關(guān)于穩(wěn)定性的界定。用最簡潔的術(shù)語來說，如果一個電路系統(tǒng)是穩(wěn)定的，就算被從某些來源說產(chǎn)生的微擾所壓制時，返回的微擾的也將會一并抵消。需要注意的是，在任何實用電路中，不穩(wěn)定性不會導(dǎo)致一個完全無束縛的反應(yīng)，這就如同電路既會達到飽和狀態(tài)——也會處于缺損狀態(tài)一樣。正在調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)化過程中的振蕩極有可能在零和百分之一百間的負荷周期中波動，并且這種變化不可能阻止失敗，它將最終制約不穩(wěn)定電路的回流電。圖2展示的是另外一個設(shè)想的穩(wěn)定性。盡管該圖形象地展示了電路穩(wěn)定性的觀點，但與此同時，也指出了我們必須將大信號的穩(wěn)定性與小信號的穩(wěn)定性嚴(yán)格區(qū)分開來。然而小信號的穩(wěn)定性是一個非常重要和非常需要的判斷標(biāo)準(zhǔn)，一個電路也可以滿足這個要求，并且會與一個大信號的微擾一起變得不穩(wěn)定。重要的是，電路設(shè)計師們需要記得，所有我們可能執(zhí)行的幅相裕度整定計算僅僅只是確保了小信號的穩(wěn)定性。這些計算結(jié)果主要依靠——并且只適用于——線性電路，和一個轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)器——被定義為——非線性的電路。我們通過用圍繞小信號直流工作點周圍小信號的微擾，來演算我們的分析結(jié)果，去解決這個迷團。這之中的具體差別將會在接下來的設(shè)計過程的有關(guān)探討來說明。圖2強信號和弱信號三、反饋電流控制原理：展示的是一個最基本的調(diào)節(jié)器，在這里，不受控制的電壓來源（或者電流，或者功率）將會被應(yīng)用到電路的輸入，且在輸出過程中被這個不受控制的電壓（電流或者功率）的預(yù)期值完全的掌控。電流控制的基礎(chǔ)是一些基準(zhǔn)電壓的結(jié)構(gòu)，任何在輸出電流和基準(zhǔn)電壓之間的偏差都是會導(dǎo)致電路的錯誤。在一個反饋操作電路中，負反饋回流電是用來減少在可接受的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)這種錯誤——就如我們希望能從一開始付出努力，一直堅持到最后能成功一樣。然而，按照典型的案例來說，我們也希望讓錯誤不會那么快的發(fā)生，但是回流電控制電路本身就存在著頻率響應(yīng)與電路穩(wěn)定性的互換?；亓麟娐返念l率響應(yīng)越多，不穩(wěn)定的危險性就越大。在這一點上我們應(yīng)該注意，另外一個控制方法——前反饋。通過前反饋的控制，一個控制信號將被直接地發(fā)展到去回應(yīng)一個輸出波動或者微擾中。前反饋沒有回流電那么精準(zhǔn)，因為檢測輸出電流不是那么復(fù)雜難懂，然而，無法否認(rèn)的是，等待一個輸出電流的錯誤信號會被發(fā)現(xiàn)，而且前反饋控制無法產(chǎn)生不穩(wěn)定性。需要清楚表明的是，典型的前反饋控制將不像只有一個電壓調(diào)節(jié)器的控制線路那么有效，但是前反饋的控制經(jīng)常被用于和反饋一起去加快調(diào)節(jié)器對動態(tài)輸入變動的響應(yīng)頻率。圖3中的電流圖闡述了反饋控制的基礎(chǔ)，目標(biāo)就是為了輸出功率能跟著可以預(yù)測的基準(zhǔn)電壓，為了將外部微擾的影響，如同輸出功率的變動一樣，能會被減少到輸出功率所能接受的等級上。圖3反饋控制流圖如果沒有反饋電，基準(zhǔn)電壓到輸出功率的轉(zhuǎn)換函數(shù)y/u就跟G是一樣的，我們可以這樣表達輸出功率：y=Gu另外反饋電流（實際上是反饋信號的減法）：yGuyHG之后r基準(zhǔn)電壓與輸出功率的轉(zhuǎn)換函數(shù)：Y=Gu=1GH如果我們假設(shè)GH=1，那么整體的轉(zhuǎn)換函數(shù)就是：y/u=1/h這個函數(shù)不僅使得G現(xiàn)在成為獨立，它還使所有的電路參數(shù)都變得獨立，這這可能會影響G（供給功率、溫度、元件公差，等等）并且被只被回流電路H（并且，理所當(dāng)然的，被基準(zhǔn)電壓作用）所代替來決定它。值得一提的是，H的準(zhǔn)確性（通常稱為電阻的公差）和電路的總和（錯誤放大補償功率）將繼續(xù)造成輸出電流的錯誤。在實際中，反饋控制電路，如圖4的模型所示，如此設(shè)計是為了使G：H和GH=1的振動頻率能越大范圍越好并且不會產(chǎn)生任何不穩(wěn)定性。我們可以進一步的改良概括功率調(diào)節(jié)器就像圖4所見到的一樣。在這里我們有單獨分開的功率系統(tǒng)進去到兩個板塊——功率段和控制電路。功率段處理電流的負荷，并且功率段通常是大、重、經(jīng)歷廣闊的溫度范圍波動。它的轉(zhuǎn)換功能被定義為，大信號現(xiàn)象，通常在最穩(wěn)定的分析結(jié)果中進行模擬，就像在負荷周期中的兩極轉(zhuǎn)換一樣。輸出電流過濾器被當(dāng)做為線性板塊?？刂齐娐吠ǔＳ幸粋€增長板塊——錯誤發(fā)大器——和寬脈沖波調(diào)幅器所組成，用來定義電壓轉(zhuǎn)換。圖4一般電源穩(wěn)壓四、降壓轉(zhuǎn)換器：

上述一般動力的最簡單形式降壓穩(wěn)壓器-或降壓-拓撲它的功率級，如圖6所示在這配置，直流輸入電壓起動，有些重復(fù)率，因為它是適用于輸出過濾器。該過濾器的占空比平均輸入電壓的調(diào)制建立輸出直流電壓比輸入值低。變量的傳遞函數(shù)定義如下其中tON為開關(guān)時間T為重復(fù)周期（頻率的倒數(shù)）D為占空比圖5.降壓轉(zhuǎn)換器由于我們假設(shè)開關(guān)和過濾器組件是無損的，理想的效率這個轉(zhuǎn)換過程是100％，與規(guī)制輸出電壓的水平是通過控制占空比。在波形圖。6假設(shè)連續(xù)傳導(dǎo)模式（CCM）這意味著電流始終流經(jīng)當(dāng)它從封閉開關(guān)-電感從