開(kāi)關(guān)電源環(huán)路補(bǔ)償

1、今天作為工程師，每天接觸的是電源的設(shè)計(jì)工程師，發(fā)現(xiàn)不管是電源的老手，高手，新手，幾乎對(duì)控制環(huán)路的設(shè)計(jì)一籌莫展，基本上靠實(shí)驗(yàn)靠實(shí)驗(yàn)當(dāng)然是可以的，但出問(wèn)題時(shí)往往無(wú)從下手，在這里 我想以反激電源為例子（在所有拓?fù)渲协h(huán)路是最難的，由于RHZ的存在），大概說(shuō)一下怎么計(jì)算，至少使大家在有問(wèn)題時(shí)能從理論上分析出解決問(wèn)題的思路示意圖：這里給出了右半平面零點(diǎn)的原理表示，這對(duì)用PSPICE做仿真很有用，可以直接套用此圖遞函數(shù)自己寫(xiě)吧，正好鍛煉一下，把輸出電壓除以輸入電壓就是傳遞函數(shù).bode圖可以簡(jiǎn)單的判定電路的穩(wěn)定性，甚至可以確定電路的閉環(huán)響應(yīng)，就向我下面的圖中表 示的零，極點(diǎn)說(shuō)明了增益和相位的變化單極點(diǎn)補(bǔ)償，

2、適用于電流型控制和工作在DCM方式并且濾波電容的 ESR零點(diǎn)頻率較低的180電源其主要作用原理是把控制帶寬拉低，在功率部分或加有其他補(bǔ)償?shù)牟糠值南辔贿_(dá)到 度以前使其增益降到 OdB.也叫主極點(diǎn)補(bǔ)償VO丄板點(diǎn)補(bǔ)償適用于電涼型控制 和DCM方式的電源、 或其他要求不高的控制!/2plRlC1G(s)= sRICIsR1C1(1*sR2C2)90雙極點(diǎn)，單零點(diǎn)補(bǔ)償，適用于功率部分只有一個(gè)極點(diǎn)的補(bǔ)償如:所有電流型控制和非連續(xù)方式電壓型控制G(s)I SR2C1適用F傳塌曲戮 為單極炸的卄悅 竺r 12PIR2C2I 2piR2rntt*ri -DD WC為輪出啪容 恥iI VrtflI comp I

3、1 | vn R4ni3iU1 817ARbTil iCR)*l岀匕2腫1 加 1 Uj t t t+ 1CR*rR3:R2此圖為補(bǔ)償放大部分原理圖.RHZ的頻率為33K,為了避免其引起過(guò)多的相移，一般取帶寬為其頻率的1/4-1/5,我們?nèi)?/4為8K.分兩種情況A）輸出電容ESR較大-io(pditi dH* 60rji5i i innjI I I II川I GJSlllHfriITIHll廣門(mén) Till】T 門(mén) TH1II i imiii iiihhii i ilium :vnTnliniTnurnriniUUJIlLJU1IJJIL.丄丄山川 i“ RUJIllii i numI IHI

4、IIII llll!l|I I Hll川I I 11 Hill_+出卅* 卜.44+h#卜4屮卜卜I 1IIIIII I III Hill I I IHIIII I I IHIIEI”卜卜由jjjj*T卄H卅十計(jì)T+l卅卜十卜1卄卅|IiHinniilimniiihhiiiilimniTTrriM十T廿Hit廠T TmUl十T廿IMii numii numii iinmii iiimi100io4*1+R331000uT/16V ESR=130m歐姆輸出濾波電容的內(nèi)阻比較大，自身阻容形成的零點(diǎn)比較低，這樣在8K處的相位滯后比較小 Phan sea ngle=arcta n(8/1.225)-a

5、rcta n(8/0.033)-arcta n(8/33)=-22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(diǎn)補(bǔ)償,這樣可滿(mǎn)足-20dB/decade 的曲線形狀.省掉補(bǔ)償部分的 R2,C1.設(shè) Rb 為 5.1K,則 R1= (12-2.5)/2.5*Rb=19.4K.8K 處功率部分的增益為-20*log(1225/33)+20*log19.4=-5.7dB因?yàn)閹?K,即8K處0dB所以8K處補(bǔ)償放大器增益應(yīng)為5.7dB,5.7-20*log(Fo/8)=0Fo為補(bǔ)償放大器 0dB增益頻率 Fo=1/(2*pi*R1C2)=15.42C2=1/(2*pi*R1*15.42)=1

6、/(2*3.14*19.4*15.42)=0.53nF相位裕度：180-22-90=68 度仿真團(tuán)工*G08060402O204060 P 101 00100010000 WDOOO 1000000Fr&ciuency fHz)空為功率都分，綠色為補(bǔ)償詔分，紅色為整個(gè)開(kāi)環(huán)増益.muJ I f I ITI111I llllll in iii i ujji 11HII1 11 111 1 卜TLJriiir111miniiiiiiii 1 I flllll 1UJJJI IIIIIU Li HftIInTiiin 11 iiiiii nTIllli l HlUJlHillurnU4m mini_l

7、+IHttb4l+mil-4i i iiiiiii L 十卄 Hlft十I ilium i iiiHiii iT-r ittmrr-tt+twt t-ritmit! I lilllllminI llllll100(imoB)馨哋9 ESRfrK GMrt tlB(1 s/5*3K)*(l-s/3SK)G(s)= 19.4*1000uF/25V ESR=30mgt輸出濾波電容的內(nèi)阻比較大，自身阻容形成的零點(diǎn)比較高，這樣在8K處的相位滯后比較大Pha nsea ngle=arcta n(8/5.3)-arcta n(8/0.033)-arcta n( 8/33)=-47如果還用單極點(diǎn)補(bǔ)償，則帶寬處

8、相位裕量為180-90-47=43度.偏小.用2型補(bǔ)償來(lái)提升三個(gè)點(diǎn)的選取，第一個(gè)極點(diǎn)在原點(diǎn)，第一的零點(diǎn)一般取在帶寬的1/5左右，這樣在帶寬處提升相位 78 度左右 ,此零點(diǎn)越低 ,相位提升越明顯 ,但太低了就降低了低頻增益 ,使輸出調(diào)整率降低此處我們?nèi)?.6K.第二個(gè)極點(diǎn)的選取一般是用來(lái)抵消ESR零點(diǎn)或RHZ零點(diǎn)引起的增益升高保證增益裕度 .我們用它來(lái)抵消 ESR 零點(diǎn) ,使帶寬處保持 -20db/10decade 的形狀 ,我們?nèi)SR 零點(diǎn)頻率 5.3K數(shù)值計(jì)算 :8K 處功率部分的增益為 -20*log(5300/33)+20*log19.4=-18dB因?yàn)閹?8K, 即最后合成增益曲

9、線 8K 處 0dB所以 8K 處補(bǔ)償放大器增益應(yīng)為 18dB,5.3K 處增益 =18+20log(8/5.3)=21.6dB 水平部分增益=20logR2/R 仁21.6推出 R2=12*R1=233Kfp2=1/2*pi*R2C2推出 C2=1/(2*3.14*233K*5.4K)=127pF.fz1=1/2*pi*R2C1推出 C1=1/(2*3.14*233K*1.6K)=0.427nF.相位Phanse angle = 47 - 90+arttar 8/16 baictam 8/5.3) 115 度 相位珞度0 J-50 -100 -3 -150 r* -200 *| -250 -

10、f -300 -350 - 400 -110 1OT 1000100001OT0001000000Frequency 血工)2. ffe壓型控制武門(mén)同林設(shè)計(jì)幫寬藥呂憶傳謹(jǐn)魴如下 180415=5度*V 于=* 3 V V 盧 F L仿真圖，Gu V Vc hin.dikFmr*Kl klK Vfi*tnX*U DfS1 ! Rd*|l*W“ Vht- X)S*I1 InK4!*E&R禹頻 MDX 電容的 ESR r Rc-iam Kfii. G 605Hxfo為L(zhǎng)C諧振頻率，注意Q值并不是用的計(jì)算值，而是經(jīng)驗(yàn)值，因?yàn)橛?jì)算的Q無(wú)法考慮LC串聯(lián)回路的損耗（相當(dāng)于電阻）,包括電容ESR,二極管等效內(nèi)

11、阻，漏感和繞組電阻及趨附效應(yīng)等 在實(shí)際電路中Q值幾乎不可能大于 4 5.Guiia dB” (Ml丁 TITI11Ufi ilium i M(l lUljyi i I riimi i060IIII I IITIIII I 卜斗出桶卜i11itimihMtHiil“卄II HFIIIIIIHIEIItlI100由于輸出有LC諧振，在諧振點(diǎn)相位變動(dòng)很劇烈，會(huì)很快接近180度，所以需要用3型補(bǔ)償放大 器來(lái)提升相位其零，極點(diǎn)放置原則是這樣的，在原點(diǎn)有一極點(diǎn)來(lái)提升低頻增益，在雙極點(diǎn)處放 置兩個(gè)零點(diǎn)，這樣在諧振點(diǎn)的相位為-90+(-90)+45+45=-90. 在輸出電容的ESR處放一極點(diǎn) 來(lái)抵消ESR的

12、影響，在RHZ處放一極點(diǎn)來(lái)抵消 RHZ引起的高頻增益上升元件數(shù)值計(jì)算，為方便我們把3型補(bǔ)償?shù)膱D在重畫(huà)一下(ltsR2Cl)(l UMC)R1C1(I- KR2C2H1 - R3C3)t 2|dR2C21 2piR3( 3kjI SjRMUxl/2plR2Cl USplRlC3適用于箱遞函數(shù) 有敢樓皮的補(bǔ)償90 - *. 卜.yZ“一 iJin90 先計(jì)8S功率部分瞅處的厝益 亦5】K,R1F9 4K、26- 40105.3/005）-血啦的 315 3dB 尸靈緡到毗帶寬，補(bǔ)翩吠98在磁處.麻平頂朗分的増益應(yīng)15.3dB収歩恵處増益為-15 3 JOto0（53/O dO53idBv從J卜償圖上可遠(yuǎn) 此處増苕淘2血0國(guó)冰0-訂#tjt R2-1 51*Rl-29 3K1 貞 2，pTRlC：3）-6Q5 一口上成卩l(xiāng)2*pt*R3*C3）-33KR3-355 歐姆*l/f2*pi*R2*Cl）-a5 CHftnFAl-5 3K OlnF.SR 8K 處葡相仏 卜80+越如8/5.齊a（如8/33）1 時(shí)-90+2*58/0 6053j9g（8_3p 議監(jiān)翩（的了）亠12丘擔(dān)位番加 180-116-54 $- “仿鼻結(jié)負(fù)如尺“蘭色為功率部分，綠色為補(bǔ)償部