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TOPSWITCH控制环路分析

两毛
助工
2008-01-31 00:50:56     打赏
稳定的反馈环路对开关电源来说是非常重要的,如果没有足够的相位裕度和幅值裕度,电源的动态性能就会很差或者出现输出振荡.
下面先介绍了控制环路分析里面必须用到的各种零,极点的幅频和相频特性;然后对最常用的反馈调整器TL431的零,极点特性进行分析;TOPSWITCH是市场上广泛应用的反激式电源的智能芯片,它的控制方式是比较复杂的电压型控制,为了方便一般使用者,内部集成了一部分补偿功能,所以很多工程师不清晰它的整个环路,最后运用上面的理论分析一个TOPSWITCH设计的电源,对它的环路的每一个部分进行了解剖,可以使工程师更好地应用TOPSWITCH及解决设计中遇到的环路问题.
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关键词： TOPSWITCH     控制     环路     分析    

两毛
助工
2008-01-31 00:51:23     打赏
2楼
波特图是分析开关电源控制环路的一个有力工具,它可以使复杂的幅频和相频响应的计算变成简单的加减法,特别是使用渐近线近似以后,只需要计算渐近线改变方向点的值.
这是一张缩略图，点击可放大。 按住CTRL，滚动鼠标滚轮可自由缩放
增益按-20dB/10倍频程下降, 相位近似按-45°/10倍频程下降.最大相移为-90°
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增益按20dB/10倍频程上升,相位近似按45°/10倍频程上升,最大总相移为90°
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右半平面零点是反激和BOOST电路里面特有的现象.增益按20dB/10倍频程上升,相位近似按-45°/10倍频程下降,总相移为-90°,右半平面零点是几乎无法补偿的,做设计时尽量把其频率提升或降低带宽.

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两毛
助工
2008-01-31 00:51:42     打赏
3楼
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Q值是电路的品质因数,过了谐振点后,增益按-40dB/10倍频程下降, 相位依Q值的不同有不同的变化率,Q值越大,相位变化越剧烈,在谐振点相位是-90°, 最大总相移为-180°
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Q值是电路的品质因数 ,R2是负载电阻,R1是电感的电阻,电容的ESR, 整流管内阻,和代表磁心损耗和漏感损耗的合成电阻.大部分的AC/DC电源,由于损耗较高,一般Q值很难大于3. 当Q值较低时(Q<<0.5),双极点响应会退化为两个单极点响应,如上图所示.

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两毛
助工
2008-01-31 00:52:02     打赏
4楼
TL431用输出供电时的零,极点特性

TL431是开关电源次级反馈最常用的基准和误差放大器件,其供电方式不同对它的传递函数有很大的影响,而以前的分析资料常常忽略这一点.下面分析常见的供电和输出反馈接在一起时的传递函数.
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从上面的公式可以看到,在输出直接给431供电的情况下,零点的位置在, 即使没有R,只接一个C的情况下,零点还是存在,如果R1远大于R,零点的位置主要有反馈网络的上分压电阻决定.为了抑制输出的开关纹波,有时在后面加一个LC滤波,如下面TOP245Y电源的L2,C8,其谐振频率一般大约为开关频率的 1/10-1/20 左右,这个频率通常远大于反馈回路的带宽,其影响可以忽略.

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alalei
助工
2008-01-31 23:56:49     打赏
5楼
只计算交流部分,二极管的压降在小信号范围内可以认为是不变的,看做恒压源,对交流不产生影响.

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