避免電源不穩(wěn)定的九步設(shè)計(jì)法（上）

　　摘要：本文主要介紹了電源設(shè)計(jì)過(guò)程中，為避免可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定情況所采用的對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。

　　如果電源不穩(wěn)定，它的行為方式將不可預(yù)知，而且會(huì)造成輸出電壓振蕩、音頻噪聲，甚至?xí)跇O端情況下出現(xiàn)電路及所連負(fù)載的過(guò)電壓破壞。不穩(wěn)定性可能不會(huì)在正常條件下表現(xiàn)出來(lái)，而僅在特定負(fù)載或輸入電壓水平下顯現(xiàn)。不管怎樣，一旦電源的控制環(huán)路不穩(wěn)定，它最終都會(huì)遇到開(kāi)關(guān)成周期出現(xiàn)不穩(wěn)定以及占空比快速變化，這通常都發(fā)生在危急時(shí)刻。

　　采用以實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的試錯(cuò)法來(lái)實(shí)現(xiàn)控制環(huán)路穩(wěn)定不僅耗時(shí)，而且還容易出錯(cuò)。因?yàn)檫@種方法很難設(shè)想到并測(cè)試電源在其生命周期內(nèi)將會(huì)遇到的每一種工作條件。反饋電路的設(shè)計(jì)令人生畏，但可以采用零極點(diǎn)配置、系統(tǒng)傳遞函數(shù)和基本線性控制理論等概念輕松地設(shè)計(jì)出穩(wěn)定的控制環(huán)路。本文將向您介紹如何基于Power Integrations帶PWM控制的TOPSwitch系列IC通過(guò)九個(gè)步驟設(shè)計(jì)出穩(wěn)定的電壓模式反饋電路(典型電路如下面圖1所示)。請(qǐng)注意，PWM控制與Power Integrations許多其產(chǎn)品系列所采用的開(kāi)/關(guān)控制方案截然不同。開(kāi)/關(guān)控制的遲滯性可以實(shí)現(xiàn)非常穩(wěn)定的性能，通常不需要進(jìn)行額外的環(huán)路穩(wěn)定。　　

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　　分步式設(shè)計(jì)程序

　　該分析假定后級(jí)濾波器(上面的L2和C9)在達(dá)到其諧振頻率之前不會(huì)影響環(huán)路響應(yīng)。為確保這一點(diǎn)，對(duì)后級(jí)濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)，使LPF和CPF以大于10kHz的頻率進(jìn)行諧振。也即：
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　　第1步：設(shè)置環(huán)路性能參數(shù)

　　計(jì)算RHP零點(diǎn)(右半平面零點(diǎn))的預(yù)期位置。

　　以連續(xù)導(dǎo)通模式工作的反激式電源的傳遞函數(shù)包含一個(gè)內(nèi)在的右半平面零點(diǎn)(RHP零點(diǎn))。其位置可以通過(guò)以下計(jì)算得出：
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　　其中：RO是輸出負(fù)載阻抗，D為初級(jí)開(kāi)關(guān)的占空比，LE是次級(jí)側(cè)的等效電感量，計(jì)算如下：
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　　其中：NS為次級(jí)繞組圈數(shù)，NP為初級(jí)繞組圈數(shù)，L為變壓器的初級(jí)電感值，D為初級(jí)開(kāi)關(guān)的占空比。

　　選擇一個(gè)合理的交叉頻率f_CROSSOVER