良知犹存的博客

在电子技术领域，我们经常会听到滤波器（Filter）这三个字。特别是在我们需要完成信号传输时，滤波器可是个非常重要的角色！顾名思义，滤波器，是对波进行过滤。波在电子领域中描述着各种物理量（电压、电流）随时间的起伏变化，形成一种时间函数，这个时间函数中包含了许多信息，可以称之为信号，这个信号可能在传输过程中受环境影响而发生畸变，以至于我们的信息被埋藏与这些噪声之中。而滤波器就像是一个神奇的信号筛选器，能够让特定频率范围的电信号通过，同时把其他频率的信号给拦住，还原出原本的信息。

上回说到开环不稳的情况，以为是自己传递函数推导的有问题导致控制器没设计好，于是乎利用Simulink建模电路仿真，通过扫频获得传递函数的方法来验证系统开环传递函数的正确性，这次同时用脚本法和Simulink的Linearization Manager APPS来辅助获得传递函数并与脚本法进行对比。以上，配置好后点OK，来到这个界面，这里Input Signal已经选择好我们配置的注入信号了，点一下Bode，慢慢等等仿真完成，Bode生成就可以了，这个仿真的快慢取决于配置的点数，周期数等。

对于一些输出低压大电流的情景（例如新能源汽车的车载DC-DC,输出电压一般为14V，但是电流可以达到100A），使用常规二极管作为整流器件 ，正向导通时会损耗大量能量，其值为电压电流乘积的积分，造成整体效率低，且给整流二极管的散热带来很大问题。同样，在G极电压低于关断阈值电压后，DS极并不会立即截止，而是有一个短暂的关断过程（可以理解为其电阻由很小变到很大），所以在开关管两端的电压会有一个短暂的上升过程，自然，流过其电流也会有一个短暂的下降过程（如下图b）。Q1关断后，经过短暂的死区时间后Q2就会导通。

它输入端有一个升压转换器，用于产生正弦输入电流，谐振转换器用于电位分离和电压调节。电源单元的输入配有升压DC-DC转换器(PFC转换器)，该转换器在输入端强制准正弦电源输入电流以校正功率因数。下游谐振转换器用于调节电压电平，实现与电源电压的电气隔离，并调节电源电压和负载的变化。然而，由于谐振或半谐振开关PFC转换器非常复杂，只能以高度复杂的方式实现，因此使用新非常快速开关的晶体管作为有源高频开关为该升压转换器提供了可行的选择。

都是通过对输入电压电流采样，控制开关管的通断，让输入电流跟随输入电压变化，实现功率因数的校正。由于输出电压纹波存在，所以电压环调节出来的系数K也会以工频变化，这可能会导致整个系统不稳定，所以我们可以对输出电压采样信号进行滤波处理后（滤除100Hz的波形）再进行误差计算，这里就不展示了。所以我们将实际的输入电流与期望的电流作差，计算出电流误差值，然后经过电流环调节（后面将使用PI控制器进行调节），计算出合适的占空比，再经过PWM发波器，输出占空比变化的PWM波，从而控制Q1的开关，就能实现电流跟随电压了。

最大功率点追踪（MPPT）算法是光伏（PV）系统中至关重要的技术，它可以最大化太阳能电池阵列的功率输出。MPPT算法通过实时调整太阳能电池阵列的负载，使其工作在最大功率点（MPP）附近。MPP是太阳能电池阵列在特定条件下（如辐照度和温度）可以输出的最大功率点。由于太阳能电池阵列的输出特性是非线性的，因此MPP会随着环境条件的变化而变化。MPPT算法通过持续监测电池阵列的输出电压和电流，并调整负载，以确保电池阵列始终工作在MPP附近。

Z-N法，即Ziegler-Nichols方法，是一种经典的PID控制器参数整定方法。它由John Ziegler和Nathaniel Nichols在1942年提出，至今仍被广泛应用于工业控制领域。Z-N方法的核心思想是通过实验确定系统的临界参数，然后根据这些参数来计算PID控制器的比例（Kp）、积分（Ti）和微分（Td）时间常数。

Ziegler-Nichols 闭环法是一种经典的 PID 参数整定方法，它通过实验性的方法帮助工程师快速找到合理的 PID 参数。Ziegler-Nichols 闭环法是 PID 控制器参数整定的经典方法，通过实验性的方法帮助工程师快速找到合理的 PID 参数。其核心思想是通过引入反馈并逐步增加比例增益（Kp），直到系统达到临界振荡状态（即系统开始连续振荡但不稳定），然后根据这个临界振荡参数来计算合适的 PID 参数。从较小的比例增益（Kp）开始，逐步增加 Kp，观察系统的响应。

环路补偿，老的工程师经常说电源动态响应不行调调loop gain,，然后一脸懵，啥是loop gain（说的就是环路补偿）？看到他们设计的电路当时觉得好难好复杂，一直觉得电源设计最难的是环路设计和PCB设计。这涉及到自动控制原理。首先说几个概念。开环：指信号从输入直接到输出闭环：指信号从输入到输出后，又反馈到输入。传递函数：输出Vout/输入Vin，后续简称传函开环传递函数：闭环系统中，开环传递函数是指，断开反馈后，正向传递函数G(S)*反馈传递函数H(S)闭环传递函数。

陷波器（Notch Filter）是一种滤波器，用于从信号中去除或衰减特定频率成分。它在信号处理和控制系统中广泛应用，特别是在需要消除特定频率干扰或噪声的场景中。

轻载时可能出现电流IL=0的情况，同步整流中，MOSFET比较特殊的就是它的电流可以从D到S，也可以从S到D。当上管关断、下管导通，续流回路中没有电流的情况下，输出电压高于开关节点SW电压，电流反灌回来，就出现了这种电感电流反向的情况。电源关断重启时，在大容性负载或者电池充电电路中，输出端Vout不为0，此时输入端Vin会产生阶梯电压，但是当电源建立输出后，Vout又开始逐渐升高至设定电压，此阶段会出现电流反灌的现象。除了每天处理项目上的事情外，还需要不断的提高自己的水平，完善自己的知识体系。

在DCDC领域，最为常见的是buck拓扑，其次是boost拓扑，而buck-boost的关注度相对较低。总之，四开关buck-boost 的控制方式在不断改进之中，最求更完善的模式切换和更高的效率。同时，由于四开关buck-boost完美对称的结构，在双向DCDC的应用中也广受欢迎，是一种很有应用前途的拓扑。比如Vin>Vout的时候，工作在buck模式，而当Vin

软开关技术有利于减少开关损耗，提升电源效率，它是相对硬开关而言的。所谓硬开关，是指功率开关管在开通或关断过程中，其两端电压和电流发生变化，由此产生了噪声和损耗。硬开关的开通和关断过程如图2.12所示，从图中可以看出，在开关过程中开关管两端仍存在电压或仍有电流流过，产生了功率损耗，而且随着开关频率的增加，硬开关损耗会随之增大。因此，硬开关对于开关电源效率的影响是非常大的，也极大地降低了功率开关管的使用寿命。