開關(guān)直流電源被譽(yù)為高效節(jié)能型直流電源，它代表著穩(wěn)壓直流電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓直流電源的主流產(chǎn)品。一起，開關(guān)直流電源也是反應(yīng)回路控制系統(tǒng)，所謂電路反應(yīng)，就是指將擴(kuò)大電路的輸出量(電壓或電流信號(hào))的部分或悉數(shù) ，經(jīng)過一定辦法(元件或網(wǎng)絡(luò))返送到輸入回路的進(jìn)程，完結(jié)輸出量向輸入端回送的電路稱為反應(yīng)元件或反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。
1 導(dǎo)言
安穩(wěn)的反應(yīng)環(huán)路對開關(guān)直流電源來說是非常重要的，如果沒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(xiàn)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(yīng)調(diào)整器TL431的零、極點(diǎn)及特性進(jìn)行剖析。Topswitch是市場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(fù)雜的電壓型控制，內(nèi)部集成了一部分補(bǔ)償功用，最終剖析一個(gè)Topswitch規(guī)劃的直流電源，對它的環(huán)路進(jìn)行解剖。
2 環(huán)路補(bǔ)償辦法及 TL431 特性
2.1 單極點(diǎn)補(bǔ)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(bǔ)償?shù)牟糠值南辔坏竭_(dá) 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(bǔ)償
適用于功率部分只要一個(gè)極點(diǎn)的補(bǔ)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(bǔ)償
適用于輸出帶LC諧振的拓?fù)洌缫磺袥]有用電流型控制的電感電流接連辦法拓?fù)洹?/span>
圖 3
2.4 TL431輸出供電時(shí)的零極點(diǎn)特性
TL431是開關(guān)直流電源次級反應(yīng)最常用的基準(zhǔn)和差錯(cuò)擴(kuò)大器件，其供電辦法不同對它的傳遞函數(shù)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)。即便沒有R，只接一個(gè)C的情況下，零點(diǎn)還是存在，如果R1遠(yuǎn)大于R，零點(diǎn)的方位主要有反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的上分壓電阻決議。為了按捺輸出的開關(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關(guān)頻率的1/10-1/20左右，這個(gè)頻率一般遠(yuǎn)大于反應(yīng)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(guī)模輸入，12V/2.5A輸出，原理圖如下；
圖 5
直流電源的反應(yīng)環(huán)路圖如下：
圖 6
其開環(huán)傳遞函數(shù)為：
KPwr-功率部分傳遞函數(shù)；KLC-輸出LC濾波部分傳遞函數(shù)；KFb-反應(yīng)分壓部分傳遞函數(shù)；Kea-反應(yīng)補(bǔ)償部分和光耦部分傳遞函數(shù)；KMod-調(diào)制器部分傳遞函數(shù)。在做補(bǔ)償規(guī)劃前，先計(jì)算出K1= KMod ×KPwr × KLC ×KFb的頻率特性，依據(jù)實(shí)際情況斷定出需求的規(guī)劃方針KEa，然后經(jīng)過規(guī)劃TL431的相應(yīng)補(bǔ)償來完結(jié)KEa的要求。
3.1 除補(bǔ)償部格外的小信號(hào)傳遞函數(shù)K1
在此規(guī)劃中，因?yàn)樯戏謮弘娮柚苯咏拥?431 基準(zhǔn)端，所以 Kfb=1。
規(guī)劃補(bǔ)償部分，先斷定方針帶寬，然后再規(guī)劃補(bǔ)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(bǔ)償辦法都是自動(dòng)滿意的，所以規(guī)劃時(shí)一般不必特別考慮。在用Topswitch規(guī)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（帶寬要小于開關(guān)頻率的1/2；右半平面零點(diǎn)的1/4；運(yùn)放增益約束；輸出電容類型的選等），還遭到內(nèi)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(hào)傳遞函數(shù)
因?yàn)?TL431 用輸出供電，其傳遞函數(shù)為：
函數(shù)有一個(gè)在原點(diǎn)的極點(diǎn)和一個(gè)零點(diǎn)：
R6，R9 巨細(xì)決議了增益，因?yàn)?R9 由零點(diǎn)的方位而決議，所以整個(gè)增益的巨細(xì)由調(diào)整R6 來斷定。CTR 為光耦 PC817C 的實(shí)測電流傳輸比。補(bǔ)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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。7KHz 極點(diǎn)用來抵消輸出濾波電
容零點(diǎn)，衰減噪音和開關(guān)紋波的干擾。
3.2 總開環(huán)呼應(yīng)
整個(gè)環(huán)路的開環(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(shù)和。
最終計(jì)算得到交越頻率 1.16kHz，相位裕量 66.5°，滿意環(huán)路安穩(wěn)要求 。
4 總結(jié)
本文介紹了一些環(huán)路補(bǔ)償?shù)母拍詈突疽?guī)劃辦法，剖析了TL431在輸出供電時(shí)的小信號(hào)特性，再剖析了一個(gè)詳細(xì)的Topswitch反激使用的控制環(huán)路，相同能夠把這些辦法來運(yùn)用到其他拓?fù)涞钠饰鲋校诖渭売眠\(yùn)算擴(kuò)大器做反應(yīng)控制時(shí)，如果光耦接在運(yùn)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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