前言

開關(guān)電源在生活中隨處可見，一般千瓦以內(nèi)的功率通常采用模擬電源芯片控制，比如消費(fèi)類電子產(chǎn)品充電機(jī)、電源適配器、模塊電源等，常用的拓?fù)溆蠦uck、Boost、反激、正激、推挽，半橋、全橋、LLC、PFC等。這些電源設(shè)計(jì)中環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)是必不可少的一步，常用的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)有三種，分別為Type I、Type II、Type III型，針對補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)一些大廠也給出了設(shè)計(jì)方法和指導(dǎo)步驟等，下面分享一篇很早的文章，講述了反激電路的PC817和TL431的設(shè)計(jì)方法，雖然文章比較早，但原理講述的比較清楚，對環(huán)路設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

目錄

1 概述

2 光耦與TL431環(huán)路動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

4 參考文獻(xiàn)

1 概述

開關(guān)電源的控制通常分為兩種，即電流模式和電壓模式，反激屬于電流模式。電源的環(huán)路設(shè)計(jì)運(yùn)用控制理論原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用小信號模型推導(dǎo)出電源的和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)，對此環(huán)路的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償設(shè)計(jì)進(jìn)行了定性分析和定量計(jì)算，通過設(shè)計(jì)合適的相位裕量來保證開關(guān)電源的穩(wěn)定性。文中講述了基于電流控制芯片UC3842的Flyback電源的環(huán)路設(shè)計(jì)，運(yùn)用TL431和光耦PC817組成的反饋網(wǎng)絡(luò)，示意圖如圖1所示。

2 光耦與TL431環(huán)路動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

在經(jīng)典控制理論中，系統(tǒng)穩(wěn)定性用相位裕度和增益裕度兩個(gè)參數(shù)衡量，通常要求相位裕度小于-10dB，相位裕度大于45°。按照這個(gè)條件設(shè)計(jì)閉環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)輸入輸出發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)也能保持穩(wěn)定。常用的幾種補(bǔ)償如圖2所示。

圖2a是單極點(diǎn)模型，適用于電流型控制和工作在DCM，并且濾波電容的ESR零點(diǎn)頻率較低的電源。其作用是將第1個(gè)極點(diǎn)與其他極點(diǎn)拉開；圖2b是單零點(diǎn)單極點(diǎn)模型，其極點(diǎn)相當(dāng)于單極點(diǎn)補(bǔ)償中的極點(diǎn)，而零點(diǎn)則把補(bǔ)償前的第1個(gè)極點(diǎn)抵消，這時(shí)的帶寬最大，可以達(dá)到補(bǔ)償前第2個(gè)極點(diǎn)的帶寬，增加了帶寬；圖2c是雙極點(diǎn)單零點(diǎn)模型適用于功率部分只有1個(gè)極點(diǎn)的補(bǔ)償，例如所有電流型控制和非連續(xù)方式電壓型控制。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)，需要結(jié)合主電路的開環(huán)傳遞函數(shù)，其步驟：

?a）按照主電路推導(dǎo)出傳遞函數(shù)，然后作出頻率響應(yīng)曲線；

b）確定帶寬，即0dB增益的頻率；

c）根據(jù)帶寬確定補(bǔ)償器的類型和頻率點(diǎn)，作出閉環(huán)頻率響應(yīng)曲線。

下面是安森美資料中的等效電路分析。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

文中給出了輸入85VAC～265VAC，輸出12VDC/60W的Flyback電源環(huán)路設(shè)計(jì)方法，開關(guān)頻率為100kHz。?

采用電流控制的傳遞函數(shù)為

（1）ESR較大時(shí)的補(bǔ)償，對ESR=130mΩ，則Rc=43.3 mΩ，則

上式看出，自身阻容形成的零點(diǎn)比較低，8kHz處的相位滯后比較小，補(bǔ)償設(shè)計(jì)如圖3所示。

（2）ESR較小時(shí)的補(bǔ)償，對ESR=30mΩ，則Rc=10mΩ，則

上式看出，自身阻容形成的零點(diǎn)比較低，8kHz處的相位滯后比較大，8kHz處的相角為-47°，若單極點(diǎn)補(bǔ)償，則帶寬處相位裕度偏小，補(bǔ)償設(shè)計(jì)如圖4所示。

該文對Flyback電源環(huán)路設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹，給出了電流型電源的補(bǔ)償設(shè)計(jì)方法，并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證，方法對工程實(shí)踐指導(dǎo)具有重要的意義。詳細(xì)內(nèi)容請閱讀原文。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 反激開關(guān)電源中基于PC817A與TL431配合的環(huán)路動(dòng)態(tài)補(bǔ)償設(shè)計(jì)

[2] The TL431 in the Control of Switching Power Supplies

反激開關(guān)電源中基于PC817A與TL431配合的環(huán)路動(dòng)態(tài)補(bǔ)償設(shè)計(jì).pdf

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