開關電源環路補償設計,圖文分析-KIA MOS管

開關電源環路補償設計實例

下圖是一個典型的Topswitch電源的控制環路，寬范圍輸入，12V/2.5A輸出，原理圖如下；

開關電源環路補償

電源的反饋環路圖如下：

開關電源環路補償

其開環傳遞函數為：

開關電源環路補償

KPwr-功率部分傳遞函數；KLC-輸出LC濾波部分傳遞函數；KFb-反饋分壓部分傳遞函數；Kea-反饋補償部分和光耦部分傳遞函數；KMod-調制器部分傳遞函數。在做補償設計前，先計算出K1= KMod ×KPwr × KLC ×KFb的頻率特性，根據實際情況確定出需要的設計目標KEa，然后通過設計TL431的相應補償來完成KEa的要求。

除補償部分外的小信號傳遞函數K1

在此設計中，由于上分壓電阻直接接到 431 基準端，所以 Kfb=1。

開關電源環路補償

設計補償部分，先確定目標帶寬，然后再設計補償部分，使在目標帶寬時的相位裕量大于45°，幅值裕度不管用上面哪種補償方式都是自動滿足的，所以設計時一般不用特別考慮。在用Topswitch設計的反激電源中，目標帶寬除受到一般反激電源的幾個限制外（帶寬要小于開關頻率的1/2；右半平面零點的1/4；運放增益限制；輸出電容類型的選等），還受到內部7KHz極點的限制，一般不能太高，約1-2KHz。

TL431部分小信號傳遞函數

由于 TL431 用輸出供電，其傳遞函數為：

開關電源環路補償

函數有一個在原點的極點和一個零點：

開關電源環路補償

R6，R9 大小決定了增益，由于 R9 由零點的位置而決定，所以整個增益的大小由調整R6 來確定。CTR 為光耦 PC817C 的實測電流傳輸比。補償部分只有一個極點和零點，它們和Topswitch 里面的 7kHz 極點共同組成了一個 π 型補償網絡。7KHz 極點用來抵消輸出濾波電容零點，衰減噪音和開關紋波的干擾。

總開環響應

整個環路的開環增益為 K1 和 KEa 的乘積，也就是兩部分的增益和相位的代數和。

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