Type III 補償器動態補償策略…

由於電池在大部份工作時間內，其輸出電壓分佈於電池的額定輸 出電壓附近，因此首先考慮以額定電壓所對應的轉換器小信號轉移曲 線，作為補償器所要設計的對象。之後再觀察輸入電壓下降補償器所 需的對策。

下圖 22 為 V=Vg1 (電池額定電壓)時的 boost 或 buck-boost 電路轉 移曲線部份線段及依據此曲線所選用的 Type III 補償器。補償器參數 的設定如下：

(1)wc為選用的零交越頻率，即在此頻率G_cG_vd增益為 1。

(2)補償器的第一零點與第二零點相等且等於 V=Vg1時G_vd的二階 極點w₀，所以w_Z1 =w_Z2 =w₀|_V=Vg1。如此補償器便可抑制轉換器 在w=w₀的共振峰值，並可使w=0時有最大的低頻增益。

(3)選用w_p1 = w_p2 =C為一常數值，此常數需使w_c點有足夠的相位 邊際，並且需低於電源切換器的切換頻率的 1/2，使其能夠濾 掉因電源切換器的切換頻率所造成的G_vd倍頻。

圖 22 對應電池額定電壓的G_vd及G_c增益/相位圖

在第三章中的討論已知 DC-DC 轉換器的近似開路小信號轉移函 數G_vd會隨輸入電壓下降而改變，特別是 boost 或 buck-boost 電路的二

k ^{wZ1=wZ2=w0|V=Vg1} C w w_p1= _p2=

wc

補償 器 補償

器GG

c c

轉移曲線轉移曲線GG_vdvd

補償器補償器GG_cc 轉移曲線轉移曲線GG_vdvd

階極點w₀或零點會隨電池輸入電壓降低往低頻移動，會造成相位邊際 不足或不穩定。因此在圖 23 的G_vd圖中，加入了電壓下降至 V=Vg2

的G_vd圖。圖 23 由於補償器G_c曲線並無改變，所以隨著G_vd的左移，

會造成原 V=Vg^１時的w_c處之增益為負，迫使新零交越頻率w_c^'必需向 往左移動；又由於G_c相位並未隨著輸入電壓下降而左移，這會使得在 新零交越頻率w_c^'點處所對應的G_c所提供的相位提升不足，造成整相 位邊際不足或小於零而使鏈波過大或不穩定。

圖 23 V=V_g1及 V_g2時的G_vd及G_c增益/相位圖

為了改良上述缺失，本文提出兩種方式進行改善。第一種方式為 考慮補償器第一零點w_Z1追隨w₀移動而 k,w_Z2,w_p1,w_p2保持不動；另一 方式為第一、二零點w_Z1,wZ2都追隨w₀移動而 k,w_p1,w_p2保持不動的方 式進行改善。

在此說明w_Z1追隨w₀移動的方式，另一種方式請參考第五章。在 圖 24 中，假設補償器的第一零點w_Z1等於w₀ |_V=Vg（Vg為當時電壓）而

2

wZ ,w_p1,w_p2維持在 V=V_g1=電池額定電壓時所設計的補償器極零點 C

w w_p1= _p2 =

1 0|_{V Vg} w ₌

2 0|_{V Vg} w ₌

k

wc

補償 器 補償

器GG

c c V

V_g2g2轉移曲線轉移曲線GG_vdvd

補償器G補償器G_cc

VV_g1g1轉移曲線G轉移曲線G_vdvd

VV_g2g2轉移曲線轉移曲線GG_vdvd VV_g1g1轉移曲線轉移曲線GG_vdvd '

w

值。由於w_Z1追隨w₀移動而w_Z2保持不動，所以可以發現動態補償器的 相位提升永遠在低於二階極點w₀頻率前就開始提升，因此新交越頻率 w^'c點可以有足夠的相位提昇，而不會因電池電壓下降而造成相位不 足。另外由於 V=Vg時的G_c在w₀ |_V=Vg即提前轉折，並在第二零點處以 +1（每十進 20dB）向上增加，因此在原w_c|_V=Vg1處之增益補償會增加，

可有效的抑制零交越頻率的向前移動及頻寛的縮減。

圖 24 電池電壓下降時G_vd及動態補償器G_c的增益/相位圖

C w w_p1= _p2=

1 0 2 |_{V Vg}

Z w

w = ₌

Vg V

Z w

w ₁ = ₀| ₌

c

c w

w^' ≈

k

V Vg2g2動

態補 償器 動態

補償 器GG

c c

VV_gg轉移曲線轉移曲線GG_vdvd VV_g1g1轉移曲線轉移曲線GG_vdvd

VV_gg轉移曲線G轉移曲線G_vdvd VV_g1g1轉移曲線轉移曲線GG_vdvd

VV

g

g動

態補 償器 動態

補償 器GG

c c

VV^gg動態補償器 動態補償器GG^cc VV^g1g1動態補償器

動態補償器GG^cc