頻率補償的案例
升壓型開關電源教程
這是一種開關電源的常見做法：
濾波電容
為了提高轉換效率，我們使用肖特基二極管，正向壓降越低越好：
肖特基二極管
下面是可提供最大輸出為 30 伏的反饋電阻網絡：
反饋電阻
Vout 在可調電阻為最大值（10k）時最大:
下面是一些新花樣，這些器件用于控制回路頻率補償，基本上，它們幫助控制器適應輸出電壓的微小變化，以輸出干凈的直流電:
頻率補償
學習如何設計補償電路需要大量復雜的數學運算和控制理論知識，本文不做討論。好消息是，大多數時候您只需使用芯片數據表（datasheet）中的推薦值，您的電路就會跑起來。
穩定回路的方法
焊起來
從把帶有散熱片的主控芯片焊接到洞洞板的中間開始，周圍留下足夠空間，以放置其他器件。保持元件連線短且焊錫足夠粗。
再焊接上輸出電容：
再焊接上反饋電阻，連線越短越好：
最后，在靠近輸入的地方焊接上頻率補償電阻和電容，引腳 3 和 6 懸空即可：
讓我們看看板子的底部。請注意我如何安排組件，以便我可以從輸入到輸出有一個簡單的連續接地。
我將陶瓷輸入濾波電容直接焊接在控制器的輸入引腳上。陶瓷輸出濾波電容和輸出電解電容平行。
跑起來
現在如果你給設備上電，可以將輸入電壓提高到 30 伏。
可以提高到 30 伏
它只能輸出大約 50 瓦的功率，否則設備會過熱。它的輸入電流限制在 5 安培。注意我說的是輸入電流限制，而不是輸出電流限制。比如我們的電源輸出 12 伏電壓，輸出電流為 1安培。因此輸出功率為 12 瓦。
當我用 5 伏直流電作為其輸入時，它的電流達到 2.99 安培：
也就是說，輸入電流高于輸出電流。這是因為我們不能憑空創造出能量。
展開 最強總結：27個模擬電路基礎知識！
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功放要求
輸出功率盡可能大
高效率
非線形失真小
晶體管的散熱和保護
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頻率補償
所謂頻率補償，就是指提高或降低某一特定頻率的信號的強度，用來彌補信號處理過程中產生的該頻率的減弱或增強，常用的有負反饋補償、發射極電容補償、電感補償等。
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放大電路的頻率補償
放大電路中頻率補償的目的有二：一是改善放大電路的高頻特性；二是克服由于引入負反饋而可能出現自激振蕩現象，使放大器能夠穩定工作。
在放大電路中，由于晶體管結電容的存在常常會使放大電路頻率響應的高頻段不理想，為了解決這一問題，常用的方法就是在電路中引入負反饋。
然后，負反饋的引入又引入新的問題，那就是負反饋電路會出現自激振蕩現象，所以為了使放大電路能夠正常穩定工作，必須對放大電路進行頻率補償。
頻率補償的方法可以分為超前補償和滯后補償，主要是通過接入一些阻容元件來改變放大電路的開環增益在高頻段的相頻特性，目前使用最多的就是鎖相環。
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基本放大電路
放大電路的作用：放大電路是電子技術中廣泛使用的電路之一，其作用是將微弱的輸入信號（電壓、電流、功率）不失真地放大到負載所需要的數值。
展開 再難的模電，也不離開這些基礎
EDA365電子論壇
功放要求
輸出功率盡可能大
高效率
非線形失真小
晶體管的散熱和保護
EDA365電子論壇
頻率補償
所謂頻率補償，就是指提高或降低某一特定頻率的信號的強度，用來彌補信號處理過程中產生的該頻率的減弱或增強，常用的有負反饋補償、發射極電容補償、電感補償等。
EDA365電子論壇
放大電路的頻率補償
放大電路中頻率補償的目的有二：一是改善放大電路的高頻特性；二是克服由于引入負反饋而可能出現自激振蕩現象，使放大器能夠穩定工作。
在放大電路中，由于晶體管結電容的存在常常會使放大電路頻率響應的高頻段不理想，為了解決這一問題，常用的方法就是在電路中引入負反饋。
然后，負反饋的引入又引入新的問題，那就是負反饋電路會出現自激振蕩現象，所以為了使放大電路能夠正常穩定工作，必須對放大電路進行頻率補償。
頻率補償的方法可以分為超前補償和滯后補償，主要是通過接入一些阻容元件來改變放大電路的開環增益在高頻段的相頻特性，目前使用最多的就是鎖相環。
展開 干貨｜工程師必須要弄清楚的27個模擬電路基礎知識
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功放要求
輸出功率盡可能大
高效率
非線形失真小
晶體管的散熱和保護
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頻率補償
所謂頻率補償，就是指提高或降低某一特定頻率的信號的強度，用來彌補信號處理過程中產生的該頻率的減弱或增強，常用的有負反饋補償、發射極電容補償、電感補償等。
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放大電路的頻率補償
放大電路中頻率補償的目的有二：
一是改善放大電路的高頻特性；
二是克服由于引入負反饋而可能出現自激振蕩現象，使放大器能夠穩定工作。
在放大電路中，由于晶體管結電容的存在常常會使放大電路頻率響應的高頻段不理想，為了解決這一問題，常用的方法就是在電路中引入負反饋。
然后，負反饋的引入又引入新的問題，那就是負反饋電路會出現自激振蕩現象，所以為了使放大電路能夠正常穩定工作，必須對放大電路進行頻率補償。
頻率補償的方法可以分為超前補償和滯后補償，主要是通過接入一些阻容元件來改變放大電路的開環增益在高頻段的相頻特性，目前使用最多的就是鎖相環。
展開 
論汽車電源設計挑戰及考量
反饋回路設計
為匹配輸出阻抗的后穩壓器選擇合適的負輸入電阻以避免振蕩，達到穩壓輸出的目的；
有效使用仿真工具以了解頻域中的頻率補償；頻率補償可通過選擇單極響應控制方案來實現。
2. 外部元件數
集成的電源開關可減小布線尺寸，功耗比板外電源開關更低，且更易于設計。
3. 線路板面積
減小電感和電容的尺寸，占板面積得以減小，且開關頻率增加，使能效得以提升，同時減弱PCB電磁輻射和電磁干擾。但需注意盡量使導通和開關損耗最小化，降低噪聲。
4. 瞬態電流
將線性穩壓器和開關電源并聯，可減小瞬態電流，稱為混合開關電源；且可根據線路負載情況，以恒定的開和關條件進行脈沖頻率調制。
5. 電磁干擾
減少回路面積，優化PCB布局，從而減弱電路間的干擾；
避免由穩壓器和系統環境產生的敏感頻段；
采用擴頻調制技術、決定光譜含量和去耦方案降低排放峰值。
在汽車應用中，還需考慮到電源管理模塊不斷增長的復雜性，要求處理更高電流情況的能力、低轉儲、雙電池轉移乃至需要最小工作電流等等，為系統選擇合適的高能效電源方案。
滿足低壓啟動的混合線性/開關電源方案
在各國紛紛推行日趨嚴苛的燃油經濟性標準和規范的二氧化碳排放協議的背景下，啟停系統的市場需求日益增加。所謂啟停系統，即在汽車行駛過程中臨時停車的時候自動熄火，需要繼續前進時系統自動重啟內燃機，從而減少發動機空閑的時間，以減少燃油消耗和二氧化碳排放。
內燃機無法自行啟動，需要外力引發燃燒循環。這是啟動電機的用途所在，當插入點火開關鑰匙并將開關扭至“開”，啟動電機啟動。然而，啟動電機轉動曲柄發動引擎需要的電流量非常大，導致在啟動階段汽車電池電壓顯著下降。
展開 【渦流檢測技術】
Ka Bartels等采用信噪比最優方法合并渦流信號，并用空間頻率補償方法使合并前高頻信號變得模糊而低頻信號變得清晰。Z Liu等利用最大值準則選擇不同信號的離散小波變換系數，選取待融合系數的最大絕對值作為合并轉換系數。因此融合信號可基于這些系數，利用逆小波變換來重構。小波變換可按不同比例有效提取顯著特征。在融合信號過程中，所有信號的有用特征都被保存下來，因此內部和表面缺陷信息得到增強。
3、渦流逆問題求解
換能器檢測到的信號隱含缺陷位置、形狀、大小及媒質性質等信息，由已知信號反推媒質參數(電導率)或形狀(缺陷)，屬于電磁場理論中的逆問題。
為求解渦流逆問題，先要建立缺陷識別的數學模型，有形狀規則的人工缺陷、邊界復雜的自然缺陷、單缺陷和多缺陷等模型；在媒質類型方面，有復合材料和被測件表面磁導率變化等模型。
隨著計算機技術發展，缺陷模型各種數值解法也獲得進展。出現有限元法、矩量法和邊界元法等。
渦流檢測技術的發展和現狀
1824年 加貝 渦流存在
1831年 法拉第 電磁感應現象
1873年 麥克斯韋方程 電磁場理論
1879年 休斯 首次應用判斷不同金屬和合金
1926年 渦流測厚儀
1935年 渦流探傷儀
1942年 自動化檢測
50年代 福斯特 阻抗分析法 理論和實踐的完善
60年代 我國開始研究，主要應用于航天等領域
美國的EM3300 和MIZ-20 為采用阻抗平面顯示技術典型產品，而TM-128 型渦流儀是我國首臺配有微機帶有阻抗平面顯示的渦流探傷儀。
MFE-1三頻渦流儀是我國研制的首臺多頻渦流檢測設備。
展開 變頻器控制電機，可以調到多大的頻率？
反饋端子，用來反饋電機的運行狀態，包括運行的頻率，轉速，故障狀態等等。速度給定控制，有些變頻器是用電位器，有的直接使用按鍵，都為不通。
通過物理接線方式來控制的，還有一種方式是走的通訊網絡，很多的變頻器現在都支持通訊控制，可以通過這個通訊線就控制電機的啟動停止，正反轉，調節速度等，同時反饋信息也通過通訊進行傳送。
當電機的旋轉速度（頻率）改變時，其輸出轉矩會怎樣？
變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動。
電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。
通常，電機產生的轉矩要隨頻率的減小（速度降低）而減小。減小的實際數據在有的變頻器手冊中會給出說明。
通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。
當變頻器調速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低
通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速。
展開 變頻器控制電機，可以調到多大的頻率？
反饋端子，用來反饋電機的運行狀態，包括運行的頻率，轉速，故障狀態等等。速度給定控制，有些變頻器是用電位器，有的直接使用按鍵，都為不通。
通過物理接線方式來控制的，還有一種方式是走的通訊網絡，很多的變頻器現在都支持通訊控制，可以通過這個通訊線就控制電機的啟動停止，正反轉，調節速度等，同時反饋信息也通過通訊進行傳送。
當電機的旋轉速度（頻率）改變時，其輸出轉矩會怎樣？
變頻器驅動時的起動轉矩和最大轉矩要小于直接用工頻電源驅動。
電機在工頻電源供電時起動和加速沖擊很大，而當使用變頻器供電時，這些沖擊就要弱一些。工頻直接起動會產生一個大的起動起動電流。而當使用變頻器時，變頻器的輸出電壓和頻率是逐漸加到電機上的，所以電機起動電流和沖擊要小些。
通常，電機產生的轉矩要隨頻率的減?。ㄋ俣冉档停┒鴾p小。減小的實際數據在有的變頻器手冊中會給出說明。
通過使用磁通矢量控制的變頻器，將改善電機低速時轉矩的不足，甚至在低速區電機也可輸出足夠的轉矩。
當變頻器調速到大于50Hz頻率時，電機的輸出轉矩將降低
通常的電機是按50Hz電壓設計制造的，其額定轉矩也是在這個電壓范圍內給出的。因此在額定頻率之下的調速稱為恒轉矩調速。
展開 新能源汽車電機驅動技術
所謂變頻就是將常用50Hz的電流，變成其他頻率的交流電。
(a)變頻原理
較為流行的變頻方法，將頻率可調的交流電源，采用可控硅調速系統，先將交流電變換為電壓可調的直流電，然后再變換為頻率可調的交流電。
(b）變頻電路圖(見圖3.1、圖3.2) 圖3.1 單相電源變頻電路圖
圖3.2 三相電源變頻電路圖
變頻電路圖有單相和三相變頻兩種。
(c）變頻器控制方式
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經歷了以下四代。
第一代技術：正弦脈寬調制(SPWM)控制方式
正弦脈寬調制(SPWM)控制方式，已在工業的各個領域得到廣泛應用。其特點：
(i)控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求;
(ii)低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小;
(iii)動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。
第二代技術：電壓空間矢量(SVPWM)控制方式
(i)一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的；
(ii)引入頻率補償，能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環，以提高動態的精度和穩定度；
(iii)控制電路環節較多，且沒有引入轉矩的調節，所以系統性能沒有得到根本改善。
展開 磁耦合諧振技術在機器人無線充電中的核心作用解析
一、技術原理與工業適配性
諧振頻率匹配機制
發射端與接收端線圈在相同諧振頻率（通常85kHz-205kHz）下工作，形成高強度能量通道。魯渝能源測試數據顯示，當頻率匹配偏差<0.1%時，傳輸效率可達92%以上，遠超傳統電磁感應技術（70%-80%）。
抗偏移特性突破
通過三維磁場拓撲優化，魯渝能源方案在±10cm水平偏移，仍維持85%以上能效，適應AGV停靠定位誤差。
二、解決機器人場景的三大難題
穿透非金屬障礙物
諧振磁場可穿透塑料、木材等機器人外殼材料，魯渝能源模塊嵌入機器人防護層內，避免物理暴露風險。
多設備干擾抑制
采用頻分復用技術，為同場景多機器人分配獨立諧振頻段，魯渝能源在汽車工廠實現12臺AMR并行充電，零交叉干擾。
溫升控制
動態阻抗匹配算法將控制線圈溫升，保障鋰電池安全。
三、魯渝能源的工程化創新
自適應調諧系統：實時監測負載變化，自動補償頻率漂移，應對金屬靠近、電池老化等變量。
模塊化設計：發射端功率覆蓋120W-6kW，兼容倉儲AGV至重型機械臂的充電需求。
能效認證：通過工業級能效標準，滿負荷運行下系統損耗<8%。
磁耦合諧振技術通過魯渝能源的工程實踐，已證明其在復雜工業場景的可靠性。隨著魯渝能源新一代抗金屬干擾線圈的量產，該技術將加速推動機器人無線充電從“可用”向“高效必用”演進。
展開 實例研究：新能源汽車電機驅動技術（轉自旺材電機與電控）
所謂變頻就是將常用50Hz的電流，變成其他頻率的交流電。
(a)變頻原理
較為流行的變頻方法，將頻率可調的交流電源，采用可控硅調速系統，先將交流電變換為電壓可調的直流電，然后再變換為頻率可調的交流電。
(b）變頻電路圖(見圖3.1、圖3.2)
圖3.1 單相電源變頻電路圖
圖3.2 三相電源變頻電路圖
變頻電路圖有單相和三相變頻兩種。
(c）變頻器控制方式
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經歷了以下四代。
第一代技術：正弦脈寬調制(SPWM)控制方式
正弦脈寬調制(SPWM)控制方式，已在工業的各個領域得到廣泛應用。其特點：
(i)控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求;
(ii)低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小;
(iii)動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。
第二代技術：電壓空間矢量(SVPWM)控制方式
(i)一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的；
(ii)引入頻率補償，能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環，以提高動態的精度和穩定度；
(iii)控制電路環節較多，且沒有引入轉矩的調節，所以系統性能沒有得到根本改善。
展開 
實例研究：新能源汽車電機驅動技術
所謂變頻就是將常用50Hz的電流，變成其他頻率的交流電。
(a)變頻原理
較為流行的變頻方法，將頻率可調的交流電源，采用可控硅調速系統，先將交流電變換為電壓可調的直流電，然后再變換為頻率可調的交流電。
(b）變頻電路圖(見圖3.1、圖3.2)
圖3.1 單相電源變頻電路圖
圖3.2 三相電源變頻電路圖
變頻電路圖有單相和三相變頻兩種。
(c）變頻器控制方式
低壓通用變頻輸出電壓為380～650V，輸出功率為0.75～400kW，工作頻率為0～400Hz，它的主電路都采用交—直—交電路。其控制方式經歷了以下四代。
第一代技術：正弦脈寬調制(SPWM)控制方式
正弦脈寬調制(SPWM)控制方式，已在工業的各個領域得到廣泛應用。其特點：
(i)控制電路結構簡單、成本較低，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求;
(ii)低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小;
(iii)動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，且系統性能不高、控制曲線會隨負載的變化而變化，轉矩響應慢、電機轉矩利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區效應的存在而性能下降，穩定性變差等。
第二代技術：電壓空間矢量(SVPWM)控制方式
(i)一次生成三相調制波形，以內切多邊形逼近圓的方式進行控制的；
(ii)引入頻率補償，能消除速度控制的誤差;通過反饋估算磁鏈幅值，消除低速時定子電阻的影響;將輸出電壓、電流閉環，以提高動態的精度和穩定度；
(iii)控制電路環節較多，且沒有引入轉矩的調節，所以系統性能沒有得到根本改善。
展開 諧波的產生及其危害
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諧波抑制
為解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題，基本思路有兩條：一條是裝設諧波補償裝置來補償諧波，這對各種諧波源都是適用的；另一條是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產生諧波，且功率因數可控制為1，這當然只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。
裝設諧波補償裝置的傳統方法就是采用LC調諧濾波器。這種方法既可補償諧波，又可補償無功功率，而且結構簡單，一直被廣泛使用。這種方法的主要缺點是補償特性受電網阻抗和運行狀態影響，易和系統發生并聯諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補償固定頻率的諧波，補償效果也不甚理想。
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無功補償
人們對有功功率的理解非常容易，而要深刻認識無功功率卻并不是輕而易舉的。在正弦電路中，無功功率的概念是清楚的，而在含有諧波時，至今尚無獲得公認的無功功率定義。但是，對無功功率這一概念的重要性，對無功補償重要性的認識，卻是一致的。無功補償應包含對基波無功功率補償和對諧波無功功率的補償。
無功功率對供電系統和負荷的運行都是十分重要的。電力系統網絡元件的阻抗主要是電感性的。因此，粗略地說，為了輸送有功功率，就要求送電端和受電端的電壓有一相位差，這在相當寬的范圍內可以實現；而為了輸送無功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這只能在很窄的范圍內實現。
不僅大多數網絡元件消耗無功功率，大多數負載也需要消耗無功功率。
展開 干貨｜5個步驟詳細講解控制環路設計的解決思路
環路帶寬當然希望越高越好，但受到幾方面的限制：a) 香農采樣定理決定了不可能大于1/2Fs；b) 右半平面零點（RHZ）的影響，RHZ隨輸入電壓、負載電感量大小而變化，幾乎無法補償，我們只有把帶寬設計的遠離它，一般取其1/4-1/5；c) 補償放大器的帶寬不是無窮大，當把環路帶寬設的很高時會受到補償放大器無法提供增益的限制，及電容零點受溫度影響等。所以一般實際帶寬取開關頻率的1/6-1/10。
05
反激設計實例
條件：輸入85-265V交流，整流后直流100-375V輸出12V/5A
初級電感量：370uH
初級匝數：40T
次級:5T
次級濾波電容：1000uFX3=3000uF
震蕩三角波幅度：2.5V
開關頻率：100K
電流型控制時，取樣電阻取0.33歐姆。下面分電壓型和峰值電流型控制來設計此電源環路，所有設計取樣點在輸出小LC前面。如果取樣點在小LC后面，由于受LC諧振頻率限制，帶寬不能很高。1)電流型控制，假設用3842，傳遞函數如下：
此圖為補償放大部分原理圖。RHZ的頻率為33K，為了避免其引起過多的相移，一般取帶寬為其頻率的1/4-1/5，我們取1/4為8K。
分兩種情況:
A) 輸出電容ESR較大
輸出濾波電容的內阻比較大，自身阻容形成的零點比較低，這樣在8K處的相位滯后比較小。Phanseangle=arctan(8/1.225)-arctan(8/0.033)-arctan(8/33)=--22度。
另外可看到在8K處增益曲線為水平，所以可以直接用單極點補償，這樣可滿足-20dB/decade的曲線形狀.省掉補償部分的R2、C1。
展開 控制環路設計的解決思路，5個步驟告訴你！
經常主電路是根據應用要求設計的,設計時一般不會提前考慮控制環路的設計.我們的前提就是假設主功率部分已經全部設計完成,然后來探討環路設計.環路設計一般由下面幾過程組成:
1)畫出已知部分的頻響曲線.
2)根據實際要求和各限制條件確定帶寬頻率,既增益曲線的0dB頻率.
3)根據步驟2)確定的帶寬頻率決定補償放大器的類型和各頻率點.使帶寬處的曲線斜率為20dB/decade,畫出整個電路的頻響曲線.
上述過程也可利用相關軟件來設計:如pspice,POWER-4-5-6.一些解釋:
已知部分的頻響曲線是指除Kea(補償放大器)外的所有部分的乘積,在波得圖上是相加.
環路帶寬當然希望越高越好,但受到幾方面的限制:a)香農采樣定理決定了不可能大于1/2Fs;b)右半平面零點(RHZ)的影響,RHZ隨輸入電壓,負載,電感量大小而變化,幾乎無法補償,我們只有把帶寬設計的遠離它,一般取其1/4-1/5;c)補償放大器的帶寬不是無窮大,當把環路帶寬設的很高時會受到補償放大器無法提供增益的限制,及電容零點受溫度影響等.所以一般實際帶寬取開關頻率的1/6-1/10。
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