開(kāi)關(guān)直流電源被譽(yù)為高效節能型直流電源，它代表著(zhù)穩壓直流電源的發(fā)展方向，現已成為穩壓直流電源的主流產(chǎn)品。一起，開(kāi)關(guān)直流電源也是反應回路控制系統，所謂電路反應，就是指將擴大電路的輸出量(電壓或電流信號)的部分或悉數 ，經(jīng)過(guò)一定辦法(元件或網(wǎng)絡(luò ))返送到輸入回路的進(jìn)程，完結輸出量向輸入端回送的電路稱(chēng)為反應元件或反應網(wǎng)絡(luò )。
1 導言
安穩的反應環(huán)路對開(kāi)關(guān)直流電源來(lái)說(shuō)是非常重要的，如果沒(méi)有足夠的相位裕度和幅值裕度，直流電源的動(dòng)態(tài)功用就會(huì )很差或者呈現輸出振動(dòng)。下面先介紹三種控制辦法的各種零，極點(diǎn)的幅頻和相頻特性，再對最常用的反應調整器TL431的零、極點(diǎn)及特性進(jìn)行剖析。Topswitch是市場(chǎng)上廣泛使用的反激式直流電源的智能芯片，它的控制辦法是比較復雜的電壓型控制，內部集成了一部分補償功用，最終剖析一個(gè)Topswitch規劃的直流電源，對它的環(huán)路進(jìn)行解剖。
2 環(huán)路補償辦法及 TL431 特性
2.1 單極點(diǎn)補償
適用于電流型控制和作業(yè)在 DCM 辦法而且濾波電容的 ESR 零點(diǎn)頻率較低的直流電源。其主要效果原理是把控制帶寬拉低，在功率部分或加有其他補償的部分的相位到達 180 度曾經(jīng)使其增益降到 0dB。
圖 1
2.2 雙極點(diǎn)，單零點(diǎn)補償
適用于功率部分只要一個(gè)極點(diǎn)的補償，例如一切電流型控制和非接連辦法電壓型控制。
圖2
2.3 三極點(diǎn)、雙零點(diǎn)補償
適用于輸出帶LC諧振的拓撲，例如一切沒(méi)有用電流型控制的電感電流接連辦法拓撲。
圖 3
2.4 TL431輸出供電時(shí)的零極點(diǎn)特性
TL431是開(kāi)關(guān)直流電源次級反應最常用的基準和差錯擴大器件，其供電辦法不同對它的傳遞函數有很大的影響。
圖 4
其間：
從上面的公式能夠看到，在輸出直接給431供電的情況下，零點(diǎn)的方位在1/[2π(R+R1)C]處，而不是1/(2πRC)。即便沒(méi)有R，只接一個(gè)C的情況下，零點(diǎn)還是存在，如果R1遠大于R，零點(diǎn)的方位主要有反應網(wǎng)絡(luò )的上分壓電阻決議。為了按捺輸出的開(kāi)關(guān)紋波，有時(shí)在后面加一個(gè)LC濾波，其諧振頻率一般大約為開(kāi)關(guān)頻率的1/10-1/20左右，這個(gè)頻率一般遠大于反應回路的帶寬，其影響能夠忽略。
3 實(shí)例剖析
下圖是一個(gè)典型的Topswitch直流電源的控制環(huán)路，寬規模輸入，12V/2.5A輸出，原理圖如下；
圖 5
直流電源的反應環(huán)路圖如下：
圖 6
其開(kāi)環(huán)傳遞函數為：
KPwr-功率部分傳遞函數；KLC-輸出LC濾波部分傳遞函數；KFb-反應分壓部分傳遞函數；Kea-反應補償部分和光耦部分傳遞函數；KMod-調制器部分傳遞函數。在做補償規劃前，先計算出K1= KMod ×KPwr × KLC ×KFb的頻率特性，依據實(shí)際情況斷定出需求的規劃方針KEa，然后經(jīng)過(guò)規劃TL431的相應補償來(lái)完結KEa的要求。
3.1 除補償部格外的小信號傳遞函數K1
在此規劃中，因為上分壓電阻直接接到 431 基準端，所以 Kfb=1。
規劃補償部分，先斷定方針帶寬，然后再規劃補償部分，使在方針帶寬時(shí)的相位裕量大于45°，幅值裕度不管用上面哪種補償辦法都是自動(dòng)滿(mǎn)意的，所以規劃時(shí)一般不必特別考慮。在用Topswitch規劃的反激直流電源中，方針帶寬除遭到一般反激直流電源的幾個(gè)約束外（帶寬要小于開(kāi)關(guān)頻率的1/2；右半平面零點(diǎn)的1/4；運放增益約束；輸出電容類(lèi)型的選等），還遭到內部7KHz極點(diǎn)的約束，一般不能太高，約1-2KHz。
3.2 TL431部分小信號傳遞函數
因為 TL431 用輸出供電，其傳遞函數為：
函數有一個(gè)在原點(diǎn)的極點(diǎn)和一個(gè)零點(diǎn)：
R6，R9 巨細決議了增益，因為 R9 由零點(diǎn)的方位而決議，所以整個(gè)增益的巨細由調整R6 來(lái)斷定。CTR 為光耦 PC817C 的實(shí)測電流傳輸比。補償部分只要一個(gè)極點(diǎn)和零點(diǎn)，它們和Topswitch 里面的 7kHz 極點(diǎn)共同組成了一個(gè) π 型補償網(wǎng)絡(luò )。7KHz 極點(diǎn)用來(lái)抵消輸出濾波電
容零點(diǎn)，衰減噪音和開(kāi)關(guān)紋波的干擾。
3.2 總開(kāi)環(huán)呼應
整個(gè)環(huán)路的開(kāi)環(huán)增益為 K1 和 KEa 的乘積，也就是兩部分的增益和相位的代數和。
最終計算得到交越頻率 1.16kHz，相位裕量 66.5°，滿(mǎn)意環(huán)路安穩要求 。
4 總結
本文介紹了一些環(huán)路補償的概念和基本規劃辦法，剖析了TL431在輸出供電時(shí)的小信號特性，再剖析了一個(gè)詳細的Topswitch反激使用的控制環(huán)路，相同能夠把這些辦法來(lái)運用到其他拓撲的剖析中，在次級用運算擴大器做反應控制時(shí)，如果光耦接在運放輸出和直流電源輸出
之間，TL431的剖析辦法相同是適用的。
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