电路输出波形分析

凡亿PCB 2024-06-25 11:30

一、前言

  在调试的PWM 电流控制电路中,不同占空比的PWM 电压波形,通过电感 L1,电容C34 滤波之后,会在 负载电阻以及电流采样电阻 R23 上产生电压。电容 C34对输出的电流波形会有影响。在负载电阻 25欧姆,观察采样电阻上的电压,这个电压对应的输出电流波形。下面对于不同的 滤波电容下,测量输出电流的波形,对其进行建模。为后面恒流控制提供参数。

二、数据采集

  首先,采集在滤波电容为 10微法时,采集电阻上的单位阶跃响应。这是上升沿的信号,数据长度为 10k,采样频率为 20MHz。下降沿响应。在输出滤波电阻为 0.1 微法时,电流波形没有过冲,上述过冲应该是 LC 震荡产生的。

▲ 图1.2.1 Uprise data wave

▲ 图1.2.2 下降波形

▲ 图1.2.3 上升沿波形

▲ 图1.2.4 下降波形


       在采集的数据中间,包含了很多高频干扰信号。设计一个巴特沃斯低通滤波器,阶次为4阶,截止频率为 200kHz,对采集到的数据进行滤波,可以看到数据中的高频噪声被滤除了。这是刚才采集到的输出电容为  10微法,0.1微法对应的上升和下降电流曲线。

▲ 图1.2.5 低通滤之后的信号波形

▲ 图1.2.6 经过滤波之后的四个数据波形

▲ 图1.2.7 C=0.1uF 单位阶跃响应

▲ 图1.2.8 C1=10uF单位冲激响应

  根据原理图,输出响应是由负载电阻和滤波电感和电容决定的。现在负载电阻为 25欧姆,根据电路参数,可以绘制出电路的简化电路。 建立输入输出之间的传递函数。由此,可以计算出对应的单位冲激响应。在 C1等于 10微法的情况下,单位冲激响应具有过冲震荡。与实际测量的信号相比,震荡的幅度更大,在 C1等于 0.1微法的时候,电路单位阶跃响应没有震荡。

  在 LTspace 中建立仿真电路,这里增加了电感等效串联电阻。从仿真结果来看,更接近与实际波形。

  列写带有电感串联电阻的电路传递函数,计算对应的单位阶跃响应,验证了刚才的结论。

▲ 图1.2.9 由传递函数得到的单位阶跃响应

  结 ※

  文对调试电路进行了仿真分析,对它的输出信号进行了采集,通过滤波之后,可以看到与等效电路所得到的信号是已知的。这些分析为后面设计恒流控制参数提供支持。

 


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稿//广// 13237418207



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