開關電源環(huán)路補償設計
一、環(huán)路補償設計概述
環(huán)路補償設計是開關電源設計中的關鍵環(huán)節(jié)，它直接影響到電源的穩(wěn)定性和動態(tài)響應性能。本文以一個典型的 Topswitch 電源為例，詳細講解環(huán)路補償設計的具體步驟和方法。
該電源具有寬范圍輸入電壓適應能力，能夠穩(wěn)定輸出 12V/2.5A 的電力，廣泛適用于各種電子設備。
該電源具有寬范圍輸入電壓適應能力，能夠穩(wěn)定輸出 12V/2.5A 的電力，廣泛適用于各種電子設備。
二、電源反饋環(huán)路分析
其開環(huán)傳遞函數(shù)為：
其開環(huán)傳遞函數(shù)為：
該 Topswitch 電源的反饋環(huán)路由多個關鍵部分構成，包括功率部分傳遞函數(shù)（KPwr）、輸出 LC 濾波部分傳遞函數(shù)（KLC）、反饋分壓部分傳遞函數(shù)（KFb）、反饋補償部分和光耦部分傳遞函數(shù)（Kea）以及調制器部分傳遞函數(shù)（KMod）。在進行環(huán)路補償設計之前，需要先計算出 K1 = KMod × KPwr × KLC × KFb 的頻率特性，依據(jù)實際應用場景確定設計目標 KEa，然后通過精心設計 TL431 的補償網(wǎng)絡來達成 KEa 的要求。
在本設計中，由于上分壓電阻直接連接到 431 基準端，所以 Kfb = 1，簡化了部分計算過程。
三、補償部分設計
（一）確定目標帶寬
首先需要確定目標帶寬。在 Topswitch 設計的反激電源中，目標帶寬不僅要受到一般反激電源的幾個限制（如帶寬要小于開關頻率的 1/2、右半平面零點的 1/4、運放增益限制以及輸出電容類型的選擇等），還要受到內部 7kHz 極點的限制，通常不能過高，約在 1 - 2kHz 范圍內較為合適。
（二）設計補償網(wǎng)絡
在確定目標帶寬后，設計補償部分，確保在目標帶寬時相位裕量大于 45°，以保證環(huán)路的穩(wěn)定性。幅值裕度在大多數(shù)補償方式下都能自動滿足，所以設計時一般無需特別考慮。
補償部分只有一個極點和零點，它們與 Topswitch 內部的 7kHz 極點共同組成了一個 π 型補償網(wǎng)絡。7kHz 極點的作用是抵消輸出濾波電容零點，從而有效衰減噪音和開關紋波的干擾。
（三）TL431 部分小信號傳遞函數(shù)
由于 TL431 使用輸出供電，其傳遞函數(shù)具有一個在原點的極點和一個零點。
R6 和 R9 的阻值大小決定了增益，其中 R9 的阻值由零點的位置確定，因此整個增益的大小主要由調整 R6 來確定。CTR 為光耦 PC817C 的實測電流傳輸比。
R6 和 R9 的阻值大小決定了增益，其中 R9 的阻值由零點的位置確定，因此整個增益的大小主要由調整 R6 來確定。CTR 為光耦 PC817C 的實測電流傳輸比。
四、總開環(huán)響應計算與結果分析
整個環(huán)路的開環(huán)增益是 K1 和 KEa 的乘積，也就是兩部分的增益和相位的代數(shù)和。經過詳細計算，最終得到交越頻率為 1.16kHz，相位裕量為 66.5°，完全滿足環(huán)路穩(wěn)定的嚴格要求。這意味著電源在面對負載變化和輸入電壓波動時，能夠迅速做出響應并保持輸出電壓的穩(wěn)定，為電子設備提供可靠的電力支持。
〈烜芯微/XXW〉專業(yè)制造二極管，三極管，MOS管，橋堆等，20年，工廠直銷省20%，上萬家電路電器生產企業(yè)選用，專業(yè)的工程師幫您穩(wěn)定好每一批產品，如果您有遇到什么需要幫助解決的,可以直接聯(lián)系下方的聯(lián)系號碼或加QQ/微信，由我們的銷售經理給您精準的報價以及產品介紹
聯(lián)系號碼：18923864027（同微信）
QQ：709211280