原创 大功率线性电源控制环中部分控制策略及细节（一）

没有必要把所有简单技术说复杂了，只是对细节的把握要更给予关注，十分感谢师傅当年让我学会用分立件搭个7805给他看看的想法。最近在设计大功率线性恒流恒压实验设备，领教了老师傅用大功率IGBT做调整管的设计水平，自己在电压电流环的采样提出了自己的想法，总算结束了，留下的是一打经验教训。

IGBT越来越便宜，喜欢设计大功率线性电源的师傅越来越少，希望自己过去的设计失误不再被别人重复。第一个图是电源主功率回路结构，选了便宜的IGBT作为调整管，由于IGBT的频响特性集中在几十K级，作为执行部件不是很快，所以整个控制环路中如果需要“快环”时应尽可能减少环路上的滞后环节选择，需要“慢环”控制的以稳定为前提，例如此系统中电流环一般都是慢环，呈现的控制的选择则是以弱积分加合适的比例作为设计原则。

而作为控制器组成的运放在频率特性方面要和执行器件IGBT之间的默契组合能让你完成性能价格比的最佳，用不到大马拉小车，也不要小马拉大车，综合考虑到系统稳定性等因素上图中的设计所选择的控制运放也就是比OP177类快点的即可，输出执行回路的不怕糙，LM258的双极运放皮实耐用，要比其他MOS类运放更适合于做执行部件的组成部分。

在输出上别忘了加上一级推挽提高驱动能力，可能有人说IGBT驱动不需要电流也行，实际不然，留着驱动没亏吃。图中R70,R71分压的作用实际是防止前端一旦失控12V电压直接加在IGBT驱动上导致IGBT全通，正常工作时IGBT驱动电压应该控制在线性区内，R70,R71实际也是一种保险手段。

上图中我在D20处的红叉处加入RC环节即可把电流环变成慢环，同样将C53加大也会有慢环的效果，但总体上个人感觉效果不如加RC在D20前好,也在琢磨区别。电压环上的许多电容实际上都是不焊接的，在系统发生不稳定时调整用。控制环上的参数调整尽量预留些空间，毕竟在几十毫安到几十安上要达到大范围的恒流，几伏到六十伏内恒压要达到很好的水平不是一套参数能够解决的，这也是为什么看到高砂的电源中控制环参数多样化的原因，实际上就是改变运放反馈臂上的电阻电容参数，而切换这些参数所用的方法尽量不要用模拟开关而是用微型继电器触点解决，尤其涉及积分回路的切换这方面还是要有所讲究。

图中的C56,C57对于系统来说不是什么好东西，在实验中曾经引起振荡，它们的存在影响了整个控制环的响应速度，在这个系统中电压环尽量稳快，电流环尽量稳定是目标，所以在策略中C56,C57是削弱这个的快，恒压时容易引起滞后类型的振荡。

除了图中所示的控制环中的结构问题引起振荡外，电压电流反馈环的中的环节滞后进而引起振荡有时也要通过通过调整控制环路参数和策略予以克服，但由于PI所能达到的控制能力有限，起到作用自然有限，合理利用控制策略加上合理的反馈通道设计时达到好性能的关键之一，系统自然也遵守着前向通道的飘是可以克服的而反馈通道上的漂移和不稳定则是最难解决的，不管你是什么控制类型。

这不一定完全合理和正确的想法，欢迎大家讨论。