本文主要是森木磊石為大家簡單介紹開關電源,并以反激變換器為例進行開關電源環路分析,及開關電源的環路補償。
開關電源簡介用途:AC/DC, DC/DC, DC/AC (inverter)
基本拓撲結構:
非隔離型:Buck, Boost, Buck-Boost……
隔離型: Forward, Flyback, Half Bridge, Full Bridge, Push-Pu
整流型: 全橋型整流、全波型整流、同步整流(SR)
調制方式:
PWM (pulse width modulation)
PFM (pulse frequency modulation)
其它衍生調制方式
控制模式:電壓模式、電流模式
開關電源系統可分為兩大塊:負反饋回路(feedback loop)、保護功能(OVP, OCP, OTP ……)
開關電源環路分析和設計流程:
開關電源環路的小信號傳函:
Flyback 系統控制流程圖:
TL431 及其等效模型:
Power Stage小信號模型建立流程:
Flyback PWM Stage小信號模型(CCM):
右半平面零點(RHZ)的直觀理解:
PWM Stage 的小信號建模:
考慮斜率補償后的Power Stage 傳函:
考慮斜率補償后的Power Stage傳函(CCM):
DCM模式下Power Stage 小信號傳函:
電流模式與電壓模式的直觀理解:
電壓模式的信號流程圖:
電流模式的信號流程圖:
負反饋環路穩定性:環路增益[loop gain T(s) T(s)包含了系統穩定性信息]幅頻-相頻曲線,波特圖單位增益帶寬(frequency @ T=0dB)相位裕量(Phase margin) >45°增益裕量(Gain margin) >-12dB零極點對環路穩定性的影響及環路帶寬選擇標準:
環路的補償考慮(森木磊石經驗之談):
環路需要補償以獲得足夠的相位裕量(Phase margin) 和增益裕量(Gain margin),因為環路存在很多零極點, 低頻的或者高頻的。
環路補償的目的是:在帶寬內等效為單極點系統. 環路單位增益帶寬內只有一個極點(一個導致90°相移, 從而系統有180-90=90°相位裕量), 或者一個極點和一個零極點對(這樣等效為環路帶寬內只有一個極點)...
通常補償網絡放在EA (error amplifier, 例如TL431)的輸入輸出跨接,或者輸出到地。在環路的其他地方,根據實際情況也可以適當引入一些零點或者極點以抵消環路帶寬外的一些高頻極點或者零點。
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