穿越频率[分享借鉴]

1、在我前一篇文章里解释了转折频率，这次接着来解释下什么叫穿越频率：百度名词解释是这样说的：用来描述系统频率特性的一个指标，也称剪切频率。其定义为幅频穿越0dB处的频率，截止频率对应的相频曲线上的相位反映了系统的相对稳定性。相位裕度定义为截止频率(Wc)对应的相位+180，相位裕度大于0表示系统稳定，小于0系统不稳定。是不是感觉还是有点不太懂啊，好吧我们先来观察三张波特图第一张图穿越频率在13khz(大概目测值）第2张图穿越频率在2.8KHZ处最后张图研究生朋友应该熟悉了来自浙江大学徐德鸿教授教材中。1补偿前被控系统的幅频特性，2pi控制器幅频特性，3补偿后的幅频特性，这三个幅频特性曲线显然穿越频

2、率点各不相同。当然最后一个是最好的也是希望得到的幅频特性曲线。看了三张图后发现了一个共有特点。就是都有穿越这一动作。穿越了谁呢?显然是幅频特性图0db处的横轴。那么穿越的这个0db,（增益为1，20log1=0dB.即输入与输出信号幅值不变）处的所对应的频率就是穿越频率了。所以我们也可以这样来解释：穿越频率fc：当输入信号频率发生变化时，当频率变化正好使电路增益为1或0db的时候。此点频率就是穿越频率（通常也称为剪切频率，交越频率或截止频率）。是的，更详细点话应该说穿越频率高低的选择决定了系统动态响应和稳定性之间的抉择，看上面最后一张图。如果说穿越频率向低频处靠，那么可以提高系统的稳定性，但是

3、系统动态响应变差（就是快速的跟随性能变差）。如果穿越频率向转折频率处靠，性能快速跟随性能会变好，但是系统的稳定性会变差。所以在确定穿越频率时候我们需要选择一个折中的方案。经验表示穿越频率选择标准是为1/10的转折频率比较适合。选择一个合适的穿越频率的意义是：要求系统稳定而又快速。系统是即可以满足系统的稳定性，又能兼容系统的快速跟随性能。最近正好研究这方面的内容，所以顶个贴，支持一把楼主。楼主从穿越频率的定义来开宗明义，小弟也谈一谈对穿越频率的理解：1）对定义的理解；2）对环路校正时穿越频率选取原则理的解；3）还有大家在分析Bode图时，多数只关注增益曲线，却鲜有关注相位曲线的，而频域分析的本来

4、就比较抽象，一两句也解释不清楚.以下详细展开，请多指教：1）穿越频率：幅频曲线穿越0dB即增益为1时的频率。首先，0dB=20log（Vout/Vin)， A=Vout/Vin可以得到 Vout/Vin=1,也即增益A=1了，这是一个临界点为什么以增益为1来讨论呢？增益往通俗了讲就是放大倍数，放大倍数为1的时候正好是不放大也不衰减。（1）频率低于穿越频率fcross的时候，A0,此时环路对信号起到放大作用。在低频段，我们希望放大倍数越大越好，一是可以抑制输入电压的低频噪声,如市电100Hz;二是可以使得输出电压相对于参考电压的直流误差减小. 这样环路对于低频信号比较灵敏，灵敏度比较高对于负载调

5、整率和输出纹波的抑制都会有很大帮助，利于环路对低频信号的快速反应。（2）频率高于穿越频率fcross时呢，A0,此时环路对信号起到抑制作用。在高频段，我们希望抑制比（不考虑正负号）也是越大越好，这样环路对于高于fcross的频率都会有抑制作用，对于开关频率的低次谐波有抑制作用，利于环路稳定。2）穿越频率的选取原则所以呢，鉴于以上1）的分析，在穿越频率选取的时候需要权衡快速反应特性和稳定性两方面的考虑，要找到一个矛盾的平衡点。很多资料都有提到fcorss的选取要在开关频率的1/101/6, 1/5都有，很多人介绍时认为这是一个经验的取值，其实除了经验，还是有理论可依的目前中小功率PWM拓扑的开关

6、频率大概在65KHz150KHz（大功率为功率密度考量使用PFM另当别论），若是以上面这个原则来取值，fcross大概要取在6.5KHz25KHz了我们实际设计的中实际可能在下限附近去取值，很少有取到25KHz吧，并且宜低不宜高？为什么呢？依据一：奈奎斯特采样定律，为避免环路将开关频率附近的高频杂讯采样回来加入负反馈，一般要小于开关频率的1/2才不会重现，实际应用中我们为了避开会取更低；（这个是上限）依据二：客户规格和器件带宽限制，一般客户要求负载的动态调整率在5KHz以上，保证快速反应；（有特殊要求的除外）给予器件带宽选型考虑，我们也是就低不就高（这是下限）依据三：为整机效率计，稍大功率的P

7、WM都会采用CCM的拓扑结构，即使DC2DC不采用，PFC也是会考虑，CCM的拓扑为抑制占空比太大时产生的sub-resonent次谐波震荡，也会降低外环采样频率以配合斜率补偿。依据四：历史，我们相信大多数设计者都了解，开关电源刚在国内生根发芽的时候，国内的开拓者们为我们做了很多贡献，翻译国外的资料，而在外国作者在写这些资料的时候甚至很少有IC控制的，多数采用RCC来实现PWM，即使有在当时的PWM器件大概也只有20KHz左右吧，这样1/5,1/6的说法就不足为奇了。所以现在器件发展了，我们的设计思路也要与时俱进，这样才不会落伍。历史依据：我想再补充一点，（走在路上突然想到的）那就是现在多使用电流控制模式，拥有电流内环+电压外环两个反馈环路，电流环相当于粗调，基本能达到要求了，所以电压环也不用设计那么快就能保证很好的线性调整率和负载调整率了。而早先的电路采用电压控制方式，只有电压反馈环一个外环去调节输出，所以就需要快一点。综上所述呢，现在电路设计中如果采用电流控制的话，已经淡化了电压外