鉅大鋰電 | 點(diǎn)擊量：0次 | 2020年05月19日
一款小型直流開(kāi)關(guān)電源的反饋控制電路設(shè)計(jì)方法
目前，在各種電子設(shè)備和現(xiàn)代通信設(shè)備中，為了在各種不同工作條件下滿足某些要求或?qū)崿F(xiàn)規(guī)定的一些技術(shù)指標(biāo)，反饋控制電路已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。作為電子設(shè)備和系統(tǒng)中的一種自動(dòng)調(diào)節(jié)電路，反饋控制電路重要用途就是當(dāng)電子系統(tǒng)受到某種擾動(dòng)情況下，系統(tǒng)能通過(guò)自身反饋控制電路的調(diào)節(jié)用途，對(duì)系統(tǒng)某些參數(shù)加以修正，從而使系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)仍然達(dá)到預(yù)定精度。反饋控制電路通常由比較器、控制信號(hào)發(fā)生器、可控器件和反饋網(wǎng)絡(luò)四部分組成一個(gè)負(fù)反饋閉合環(huán)路，如圖1所示。
圖1反饋控制電路組成示意圖
對(duì)應(yīng)的直流開(kāi)關(guān)電源組成如圖2所示。
圖2反饋控制電路對(duì)應(yīng)的直流開(kāi)關(guān)電源組成示意圖
1、反饋控制電路原理與設(shè)計(jì)
本文設(shè)計(jì)的反饋控制電路如圖3所示，其基本控制原理為：當(dāng)輸出電壓經(jīng)過(guò)R11和R12分壓后可得到采樣電壓，然后該采樣電壓與TL431供應(yīng)的2.5V基準(zhǔn)參考電壓加以比較，當(dāng)輸出電壓正常時(shí)，則采樣電壓與TL431的基準(zhǔn)電壓2.5V基本相等，所以TL431的陰極電位保持不變，流過(guò)光耦中的發(fā)光二極管的電流也保持不變，從而TOp247Y芯片的控制腳C的電壓穩(wěn)定，則控制驅(qū)動(dòng)占空比不變，輸出的電壓就保持穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓與期望電壓偏低時(shí)，經(jīng)過(guò)分壓電阻R11、R12分壓后得到的分壓值就比2.5V低，TL431的陰極電位升高，流經(jīng)過(guò)光耦中發(fā)光二極管的電流減小，則流過(guò)光耦的CE極的電流也降低，TOp247的控制引腳C的電位升高，使占空比增大，從而導(dǎo)致輸出電壓增大，以此來(lái)使輸出保持穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓與期望電壓偏高時(shí)，經(jīng)過(guò)分壓電阻R11、R12分壓后得到的分壓值就比2.5V高，TL431的陰極電位降低，流經(jīng)過(guò)光耦中的發(fā)光二極管的電流增大，則流過(guò)光耦的CE極的電流也升高，TOp247的控制引腳C的電位降低，使占空比減小，從而使得輸出電壓降低，以此來(lái)使輸出穩(wěn)定。
圖3反饋控制電路示意圖
假設(shè)流經(jīng)橋分壓器的電流為250uA,由于TL431的參考電壓為2.5V，則：
又由于輸出電壓UO:
所以可以得到：1.3反饋補(bǔ)償電路分析與設(shè)計(jì)
在沒(méi)有加入電容CZERO時(shí)，反饋環(huán)路傳遞函數(shù)為：
在圖3中，不難發(fā)現(xiàn)，LED在二級(jí)LC濾波器之前連接，這也就防止了當(dāng)LC網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始諧振時(shí)在高頻區(qū)出現(xiàn)增益。當(dāng)然，通過(guò)LC濾波器也可以降低高頻噪音。選擇該濾波器諧振頻率應(yīng)為所選交叉頻率的10倍以上以防止相互干擾。
另外，在加上電容Czero之后，則可以得到在原點(diǎn)處引入一個(gè)極點(diǎn)，此時(shí)完整反饋環(huán)路傳遞函數(shù)為：
容易發(fā)現(xiàn)，在原點(diǎn)處存在極點(diǎn)fpo和由快車道結(jié)構(gòu)引入的極點(diǎn)fz.由于在本文設(shè)計(jì)中使用的為放大器類型2,因此要在其它地方的極點(diǎn)fp.
這樣，我們可在輸出節(jié)點(diǎn)與地之間加入一個(gè)電容，可以得到最終控制式：
這樣，就可以求出極點(diǎn)和零點(diǎn)位置：
因此，下面就可以應(yīng)用K因子法來(lái)設(shè)計(jì)所要的放大器類型2:
交叉頻率=1kHz;要的相位裕度=70o；交叉頻率處增益衰減Gfc=-20dB；交叉頻率處的相位=-55o，K因子計(jì)算為：k=4.5；fz=222kHz;fp=4.5kHz;G=10;CTR=0.8.
根據(jù)上面已經(jīng)得到的幾個(gè)公式，可以得到：
到此為止，則完成了整個(gè)有關(guān)反饋網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過(guò)程。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
根據(jù)以上反饋控制電路的具體設(shè)計(jì)方法及上述數(shù)據(jù)采用HSpice進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖4所示。認(rèn)真觀察后，從系統(tǒng)波形上就不難發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)具有明顯的穩(wěn)定性和可靠性。
圖4工作于DCM或CCM電流模式波特圖
