反激电源小信号分析20110513讲述.ppt

反激电源反馈环路设计实例 确定在穿越频率fc处使Gvc(s)增益提升到0dB所需增加的增益 Gvc(s)的极点频率 fvcpfcfvcz1， fc处使Gvc(s)增益提升到0dB所需增加的增益 确定反馈补偿环节的零点和极点频率 反激电源反馈环路设计实例 确定反馈补偿环节的C1、C2、R3 反馈补偿环节在fc处的增益 取R3=2k Ω。 反激电源反馈环路设计实例 确定反馈补偿环节的C1、C2、R3 以上计算过程并不精确，要通过调整使得系统开环传递函数满足稳定的三个条件，推荐使用MATLAB的SISOTOOL进行调整。 最后取值为R1=1.2k，C1=100nF，C2=15nF。 反激电源反馈环路设计实例 反馈补偿环节传递函数的波特图 反激电源反馈环路设计实例 系统开环传递函数的波特图 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 反激电源小信号分析 唐益宏 2011-5 目录 反激电源电路框图 反激电源小信号模型 反激电源功率级的传递函数 反激电源反馈补偿环节的传递函数 反激电源反馈环路设计实例 反激电源电路框图 反激电源电路小信号模型 反激电源功率级的传递函数 占空比到输出电压的传递函数 反激电源功率级的传递函数 占空比到电感电流的传递函数 反激电源功率级的传递函数 电感电流采样的传递函数He(s) 调制器传递函数Fm(s) 反激电源功率级的传递函数 控制电压到输出电压的传递函数 当电流环的增益足够大时 反激电源功率级的传递函数 电感电流采样传递函数的简化 在1/2开关频率范围内，He(s)可以用下式等效 反激电源功率级的传递函数 电感电流采样传递函数的波特图 反激电源功率级的传递函数 电感电流采样传递函数 从波特图上可以看出，在1/2开关频率范围内，He(s)的增益小于4dB，相移在-90度~0度范围内。 根据采样定律，频率小于采样频率1/2的信号才能被还原，开关电源电流的采样频率为开关频率，因此只有小于1/2开关频率的信号才能被还原，也就是说，He(s)在1/2开关频率内才有效。由于He(s)在1/2开关频率内的增益和相移都比较小，在控制电压到输出电压的传递函数中可以省略，即 反激电源功率级的传递函数 控制电压到输出电压的传递函数的波特图(示意图) 反激电源反馈补偿环节的传递函数 TL431反馈电路 反激电源反馈补偿环节的传递函数 反激电源反馈补偿环节的传递函数 设光耦的电流传输比为k Ic为PWM芯片内部电流源电流。 电压反馈的传递函数H(s) 反激电源反馈补偿环节的传递函数 整个反馈补偿环节的传递函数 反激电源反馈环路设计实例 反馈补偿环节传递函数的波特图(示意图) 负反馈环路稳定的条件 要使负反馈环路稳定，则系统的开环传递函数的波特图需满足下列三个条件： 1）穿越频率点（增益为0dB）的相位裕量大于45度； 2）幅频曲线以-20dB/decade经过穿越频率点； 3）相移为-180度时的增益裕量小于-10dB。 反激电源反馈环路设计 反激电源工作在电流连续模式时，功率级传递函数存在一个右边平面的零点，为了减少该零点的影响，穿越频率fc一般设置在低于1/3的右半平面零点频率，并且为了保证幅频曲线以-20dB/decade经过穿越频率点，穿越频率fc 要小于左半平面零点频率； 将补偿环节的零点设置在fc/3附近； 将补偿环节的极点设置在3fc以上； 反激电源反馈环路设计 补偿示意图 反激电源反馈环路设计实例 UC3844 PWM芯片 40kHz fs 开关频率 1Ω Rs 电流检测电阻 30mΩ Rc 主反馈输出电容ESR PS2501 反馈光耦 130 Np 变压器原边匝数 4 Ns 变压器主反馈副边匝数 2000uF C 主反馈输出电容 3.7mH L 变压器原边电感 45W Po 总输出功率 5V V 主反馈输出电压 250V Vg 输入电压 数值 变量名 参数 反激电源反馈环路设计实例 控制电压到输出电压的传递函数 负载电阻折算到主反馈 反激电源反馈环路设计实例 控制电压到输出电压的传递函数的波特图 反激电源反馈环路设计实例 反馈补偿环路相关参数的确定 TL431的参考电压为2.5V，因此对于电压反馈环路，要求 因此有 为了避免TL431参考输入端的电流影响R1、R2的分压比，通常要求流过R2的电流达到1mA，这里取R1=R2=2kΩ。