反馈环路的稳定课件.ppt

反馈环路的稳定 若假设输出电容不含ESR，则由ESR引起的纹波应该为0。但是仍会存在很小的容性的纹波分量。通常这一纹波电流是非常小的，因此所采用的滤波电容器的容值可以远小于在2型误差放大器设计实例中采用的2600uF。但是为了谨慎起见，在此设计中仍使用同样的2600uF电容，但不含ESR，那么 12.13 设计实例—通过3型误差放大器反馈环路稳定正激变换器 和2型误差放大器的设计实例一样，假设调制器加上采样分压电阻的增益是-1.5dB。LC滤波器、调制器和采样电阻的增益之和如图12.16中的曲线段ABC。直到570Hz的转折频率B点前，增益斜率为水平，增益为-1.5dB。在转折频率后，增益斜率突变为-2。因为电容不含ESR，即无ESR零点，所以在B点后增益会一直保持这个斜率下降。 12.13 设计实例—通过3型误差放大器反馈环路稳定正激变换器 同时，误差放大器在交越频率Fco处必须有+1的增益斜率，使LC滤波器的-2斜率叠加了误差放大器增益斜率后，能够得到-1的总增益斜率。因此，在F点绘制一条+1斜率的直线，往低频的方向延伸到双零点频率Fz处，往高频方向延伸到双极点频率Fp处。由能够获得足够相位裕量所需的K值，来确定频率Fz和Fp的大小(表12.3) 交越频率Fco选为开关频率的1/5，即50/5 = 10kHz。在图12.16中的曲线段ABC上，l0kHz处的增益损耗等于-50dB。为了使Fco等于l0kHz，误差放大器在l0kHz处的增益必须等于+50dB(图12.16中的F点)。 12.13 设计实例—通过3型误差放大器反馈环路稳定正激变换器 当Fco=10kHz，K=5时，零点Fz为2kHz，而极点Fz为50kHz。因此，在图12.16中，+1斜率的直线延伸到2kHz的E点。在这点，初始极点引起的-1斜率的增益曲线由于双零点的缘故变为+1斜率。零点频率Fz后，增益曲线以+1的斜率延伸到50kHz双极点。此时增益曲线由于双极点的缘故变为-1斜率。 假设相位裕量为45度，则在Fco处，误差放大器加上LC滤波器后的总相位滞后等于360度-45度=315度。但是，不含有ESR的LC滤波器有180度的相位滞后，这只允许误差放大器有315度-180度=135度的相位滞后。从表12.3可以看出，K值为5时有136度的相位滞后，这足够满足要求。 12.13 设计实例—通过3型误差放大器反馈环路稳定正激变换器 TJKLMN曲线段表示的是总开环增益，等于曲线段ABC与DEFGH之和。可以看出在l0kHz(交越频率Fco)处的增益等于0dB，并以-1斜率穿过Fco。K值为5时，可得到所需的45度相位裕量。 12.14 3型误差放大器元件的选择 为了得到所需的3型误差放大器增益曲线，需要选择6个元件(R1 ,R2 ,R3 ,C1,C2,C3)的值，以及根据4个公式(式(12.12) ~式(12.15 ))来确定零点和极点频率。 假设R1=1KΩ第一个零点出现在R1=Xc1，时(频率2000Hz处)，频率大于该零点频率时，反馈支路的阻抗主要是R2 。因此，图12.6的增益在2000 Hz处渐近等于R2/R1。由图12.16可知，误差放大器在2000 Hz处的增益等于+37dB，即代数增益等于70.8。那么，当R1=1KΩ时，R2=70.8KΩ，则由式(12.12)得 由式(12. 14)得 由式(12. 13)得 最后，由式(12. 15)得 12.15反馈系统的条件稳定 反馈系统在正常工作条件下运行可能是稳定的，但在开机或输入网压产生瞬态变化时可能会受到冲击，造成连续振荡。这种特殊的情况被称为条件稳定，可以通过图12.17(a)和图12.17（b）来理解。 图12.17 ( a )和图12.17(b)分别为系统总开环相频特性和增益特性图。如果同时有两个频率(A点和C点)的总开环相移都等于360o，则可能出现条件稳定，如图12.17(a)所示。 12.15反馈系统的条件稳定 前面提过，振荡的标准是，总开环增益等于1即0dB，总开环相移等于360度。但如果在某给定频率处，开环相移等于360度，而开环增益大于1，那么系统仍然是稳定的。 如果在某一频率处，通过环路返回的信号响应与初始信号完全同相而且