電源設(shè)計(jì)小貼士23：改善瞬態(tài)負(fù)載及線路響應(yīng)的方法

本文將重點(diǎn)介紹利用一個(gè)TL431并聯(lián)穩(wěn)壓器關(guān)閉隔離電源的反饋環(huán)路。文章將討論一種擴(kuò)展電源控制環(huán)路帶寬以改善瞬態(tài)負(fù)載及線路響應(yīng)的方法。圖1顯示了一個(gè)離線隔離反向轉(zhuǎn)換器的典型示意圖。輸出電壓被向下分流，并與TL431的2.5 V參考電壓比較。如果輸出電壓過(guò)高，TL431就會(huì)通過(guò)其負(fù)極分流電流。該分流電流的一部分會(huì)流經(jīng)光耦合器二極管(U2)，并反射在光敏晶體管中。鏡像電流會(huì)增加R16的電壓，其降低了功率MOSFET的峰值電流，從而使電源的輸出電壓降低。

有趣的是，有兩條光耦合器相關(guān)反饋通路;一條通過(guò) TL431，另一條與輸出電壓 R8 連接相關(guān)聯(lián)。TL431 通路很明顯，因?yàn)檩敵鲭妷旱牟蓸颖荒脕?lái)與參考電壓比較、放大，然后用于驅(qū)動(dòng)光耦合器。R8 連接很容易看見(jiàn)，通過(guò) R8 的電流是輸出電壓和 TL431 負(fù)極電壓之間的差。通過(guò) R8 的電流隨輸出電壓成比例變化，而與TL431負(fù)極電壓無(wú)關(guān)。如果輸出電壓要上升，則電阻和光耦合器二極管的電流就會(huì)增加，從而降低輸出電壓。

圖1.光耦合器的R8連接改善了瞬態(tài)響應(yīng)

圖2顯示了電源控制環(huán)路的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。該系統(tǒng)由兩個(gè)減法函數(shù)組成，每個(gè)函數(shù)后面均是正向增益模塊。在第一個(gè)減法中，將輸出電壓與參考電壓比較，而誤差信號(hào)被TL431放大。之后，從放大誤差中扣除輸出電壓。然后，這種差異通過(guò)系統(tǒng)的剩余增益，包括電壓到電流轉(zhuǎn)換(R8)、電流控制電流源(光耦合器)、電流到電壓轉(zhuǎn)換(R16)，并繼續(xù)通過(guò)電源其他部分到輸出。

圖2.R8連接提供了兩個(gè)反饋連接

在眾多方法中，結(jié)構(gòu)圖是較為獨(dú)特的一種。首先，有兩個(gè)環(huán)路，而總的來(lái)說(shuō)大多數(shù)人都想看到一個(gè)。您可能會(huì)說(shuō)確實(shí)有兩個(gè)以上的環(huán)路，因?yàn)檎`差放大器附近的補(bǔ)償形成一個(gè)環(huán)路，而功率級(jí)(其可能為電流模式控制)會(huì)有另一個(gè)環(huán)路。它僅以簡(jiǎn)化形式呈現(xiàn)。第二件有趣的事情是反饋電路中沒(méi)有輸出電壓調(diào)節(jié)，例如：電阻分壓器等。右手側(cè)環(huán)路中，正是這種情況，因?yàn)門L431輸出直接與R8的輸出電壓比較。在左側(cè)的情況中，其并不十分清楚。在與參考電壓比較以前，輸出電壓就被分流。然而，正如我們?cè)谇懊娴摹峨娫?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/設(shè)計(jì)">設(shè)計(jì)小貼士》文章中所指出的一樣，這種分壓在增益表達(dá)式中并未最終結(jié)束。

那么我們?yōu)槭裁匆玫诙€(gè)環(huán)路來(lái)使設(shè)計(jì)復(fù)雜化呢?答案就是為了改善系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。在單環(huán)路設(shè)計(jì)中，在其受到系統(tǒng)其余部分影響以前，所有擾動(dòng)都一定會(huì)通過(guò)誤差放大器傳播。利用這種雙環(huán)路方法，誤差放大器在高頻下有效地被分路，快速生成誤差信號(hào)以用于系統(tǒng)的其他部分。通過(guò)連接R8頂端至一個(gè)線性穩(wěn)壓器，可以去除這種“內(nèi)部”環(huán)路。這樣或許可以簡(jiǎn)化穩(wěn)定反饋環(huán)路的工作，但需要更多的組件、更高的成本以及一個(gè)更慢的環(huán)路。