開關(guān)電源控制環(huán)路如何設(shè)計(jì)

　　光耦電路把誤差放大網(wǎng)路產(chǎn)生的誤差信號(hào)傳輸?shù)街鬟?。AS3842 PWM電路把這個(gè)誤差電壓與通過主邊功率變壓器的電流進(jìn)行比較。然后功率場(chǎng)效應(yīng)管的占空比被調(diào)制，以提供足夠的電流到副邊來維持想要的輸出。

　　光耦的小信號(hào)傳輸函數(shù)是與光耦的電流傳輸比成比例的固定增益。R5(原文誤為R6，式5一并改為R5，譯注)是與光耦的二極管串聯(lián)的限流電阻，并且是AS3842誤差放大器的輸出阻抗(此句應(yīng)該理解為R5是這個(gè)AS3842開關(guān)電源電路中，誤差放大器部分的輸出阻抗，譯注)。這一點(diǎn)在應(yīng)用文檔“Secondary error amplifier with the AS431”中有深入的闡述。從誤差放大器的輸出到AS3842的COM腳的傳輸函數(shù)是：

　　VCATHODE是AS431的陰極電壓，也就是誤差補(bǔ)償放大器的輸出電壓。CTR是光耦的電流傳輸比。R5(原文為R6，譯注)是與光耦的二極管串聯(lián)的限流電阻。RCOMP是AS3842的COMP腳當(dāng)其試圖拉電流超過它的最大輸出電流時(shí)的輸出阻抗。

　　當(dāng)誤差信號(hào)傳遞到補(bǔ)償腳以后，將其與電流檢測(cè)信號(hào)比較。圖9表示一個(gè)電流檢測(cè)比較器和開關(guān)部分的簡(jiǎn)單框圖：

　　在閉環(huán)系統(tǒng)中，VCOMP與ISENSE維持同樣的電平。因此，IPRIMARY被VCOMP有效的調(diào)節(jié)：

　　從ISECONDARY以后(見圖9)，副邊電流或者說輸出電流與主邊電流成比例，把等式(4)重新排列表示出副邊電流與VCOMP之間的關(guān)系。結(jié)合等式(3)和(6)得到PWM部分的傳輸函數(shù)：傳輸函數(shù)G2(s)僅包含增益沒有相移。

　　4.4 誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)G3(S)

　　一旦輸出濾波器和PWM電路部分的傳輸函數(shù)確定下來，然后可以設(shè)定誤差放大器補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)以取得最優(yōu)化的系統(tǒng)性能。圖10例舉出一個(gè)在低頻時(shí)提供高的頻率滾降和高增益的補(bǔ)償方案。這個(gè)補(bǔ)償方案有一些很好的特性適合于誤差放大器的補(bǔ)償，它有很高的直流增益和易控的滾降。

　　4.5 整個(gè)系統(tǒng)

　　因?yàn)檫@是一個(gè)線性系統(tǒng)，可以用疊加的方法得到整個(gè)系統(tǒng)的傳輸函數(shù)。通過把整個(gè)環(huán)路各部分的增益和相位疊加起來，產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)的博得圖。通過放置補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的極點(diǎn)和零點(diǎn)使系統(tǒng)的性能最優(yōu)化。圖11把各部分的博得圖結(jié)合起來，負(fù)反饋系統(tǒng)的180度相移也加入進(jìn)來了。

　　5. 測(cè)量結(jié)果

　　構(gòu)造一個(gè)150W的電流模式正激轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過修正的小信號(hào)環(huán)路特性顯示出它在系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)所起的作用。圖13(原文誤為圖12，譯注)給出它的增益-相位圖。與圖11所展示的一樣，獲得了相同的博得圖曲線。此增益相位圖顯示這個(gè)系統(tǒng)有86.7度的相位裕量。意味著穩(wěn)定的系統(tǒng)有快速的瞬態(tài)響應(yīng)。圖15(原文誤為圖13，譯注)給出系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)。為了展示相位裕量的作用，通過增加整個(gè)系統(tǒng)的增益和提高穿越頻率，系統(tǒng)的相位裕量會(huì)減少。穿越頻率提高時(shí)系統(tǒng)的相位裕量在減少。圖12(原文誤為圖14，譯注)給出更高的穿越頻率和更少的相位裕量(65度)時(shí)的系統(tǒng)博得圖。其瞬態(tài)響應(yīng)見圖14(原文誤為圖15，譯注)，注意更少的相位裕量導(dǎo)致更大的振蕩和更長的調(diào)節(jié)時(shí)間。表1比較了這兩個(gè)不同增益大小的系統(tǒng)之間線性和負(fù)載調(diào)節(jié)率的變化。正如前面所述，高的環(huán)路增益得到更緊密的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)率。還應(yīng)該注意需在高的相位裕量和較低的環(huán)路增益之間取得平衡。

　　6. 測(cè)量方法

　　為了保證準(zhǔn)確的結(jié)果，測(cè)試信號(hào)接入節(jié)點(diǎn)的阻抗必須大于它的輸出阻抗。在圖6的測(cè)試電路中，誤差放大器在副邊，PWM電路在主邊。測(cè)試信號(hào)在光耦的輸出和AS3842的VCOMP輸入之前接入。輸入阻抗是從VCOMP腳看入時(shí)的阻抗，輸出阻抗是光耦的輸出阻抗。在其他誤差放大器和PWM電路沒有隔離的應(yīng)用中，測(cè)試信號(hào)可以在輸出濾波電容之后接入，使其與誤差放大器的輸入相串聯(lián)。