前言：前不久我在數字控制環(huán)境中實現了TSC（time shift control）和BANGBANG control的電流模式LLC控制。經過實際測試和研究，以及和其他同在研究數字實現電流模式LLC課題的前輩同行們交流，得到了一個相同的想法：LLC電流模式控制在數字控制環(huán)境中對系統(tǒng)環(huán)路和動態(tài)響應的提升有意義，但是效果并沒有我們想像中達到8K/10K這種級別的開環(huán)穿越頻率。

實際上在前不久我在測試數字控制TSC的閉環(huán)性能時就發(fā)現了這個問題，第一把測試的數據只有幾百赫茲，后面把調制器增益的考慮進去后才逐漸把理論上的開環(huán)穿越頻率提升到2.5KHz，如果我繼續(xù)去提升閉環(huán)控制器的增益和積分系數，這個被控對象為一階系統(tǒng)的動態(tài)性能也沒什么明顯的變化，但是如果增加繼續(xù)增大系統(tǒng)也會振蕩。得到這個結果后，我是以為數字控制的PWM調節(jié)器的增益引起的。但仔細考慮后，這個結果更多是可能是相位余量不夠了，后面由于工作繁忙，這個研究就停了一段時間。

前不久和其他前輩同行們交流，大家也聊到了這個問題。于是引起我的繼續(xù)思考。如果是從相位的角度考慮應該要把PWM調節(jié)增益移除，因為這個是單純的比例衰減。那么是哪里會降低了數字控制的電流模式的相位余量呢？通過在連續(xù)域的仿真中我觀察到電流模式的LLC的功率級被控對象確實是降為一階系統(tǒng)，相位和增益也都是線性下降的，沒有明顯的相位突變存在。

但是考慮到相位的滯后，在數字系統(tǒng)中不得不要考慮到ZOH零階保持器帶來的影響。在BANGBANG控制中，電壓環(huán)Gc(z)在TS的采樣周期下以固定的節(jié)拍調用運行，它輸出的值也是以Ts的周期在變換出離散數字序列。

雖然在控制流程中要拿它的輸出值去做DAC轉換，然后作為BANGBANG控制的兩個比較器的值去控制諧振電容的電壓。這里需要注意的是DAC的轉換同樣引入了延遲，進一步的惡劣了系統(tǒng)的動態(tài)性能。同時諧振電容的電壓采樣也不是和模擬一樣直接輸入IC內部比較，為了給DSP用還需要做差分放大并做零偏，這個動作我用Lpf(s)來描述，這里同時受到差分放大的參數影響到動態(tài)性能，還會因為運放的帶寬再次降低速度，再次引入延遲。簡單的考慮就可以看到有這么多的數據來影響了相位余量，制約了數字電流模式的動態(tài)性能不能與模擬控制的電流模式直接比較。

下面我們來看一個示例，通過在電壓環(huán)的輸出上引入ZOH并觀察其影響，這個是150V輸入48V8A輸出，此時在開環(huán)運行，在諧振電容的給定值上疊加擾動，然后在引入ZOH，觀察ZOH的影響。

bang bang contorl method:

啟動：

bang bang 控制：

啟用ZOH影響，采樣頻率Ts 50KHz，可以看到在環(huán)路測試時，因為ZOH的原因，把注入的AC波形變?yōu)榱穗x散的波形，并因為ZOH的影響，在高頻段全部失真，雖然增益幅度沒有影響，但是相位的的滯后必然是存在了。這也很容易去放在實際控制中來看，因為數字電流模式的外環(huán)給定和DAC原因，絕對做不到在每個開關周期都能改變其諧振電容的電壓設定值，因此只能以一個固定的節(jié)拍去對諧振電容的電壓進行設置，所以就導致了相位滯后和動態(tài)性能下降的問題。

下圖正是說明了這個問題，一個Ts周期內開關周期已經過去了2個。

(引入ZOH 50HKz效果)

(連續(xù)域bang bang control)

我對比了在連續(xù)域，ZOH 100KHZ和 50K三種情況下的控制到輸出傳遞函數，在plecs環(huán)境中已經不能得到很高精度的分析結果，引入ZOH后，可以看到在5KHZ后相位余量產生了差別：

（藍色：連續(xù)，黃色：ZOH 100KHZ，紅色ZOH 50KHz）

小結：分析了數字控制的電流模式中動態(tài)性能受到制約的可能性，并提出了是因為ZOH和眾多延遲的原因劣化了環(huán)路和動態(tài)性能，使得數字電流模式不能和模擬控制的電流模式性能相提并論（但還是比直接頻率好！）。本人能力有限，如有錯誤，肯請幫忙指正，謝謝觀看，感謝支持。