高PF反激临界模式开关电源的环路设计

时间:2012-09-02来源:网络

其中极点的频率为,可以使得存两倍电网频率处增益远小于1,而零点位于开环增益过零附近来提升相位,以保证相位裕度。
由于电网变换或负载变化将引起误差放大器的变化,其变化量为△Vcomp在乘法器输出端修正整流正弦波电压的幅值Vcx,因此,乘法器方块的传递函数为:
g2.jpg
其中RS是检测电阻。
小信号分析指出,反激拓扑中电流控制模式下的功率级传递函数为:
g3.jpg
反馈网络可以有不同的结构,文中考虑的是使用光耦作为初级与次级电气隔离、TL431作为参考电压和放大器组成的结构。图3为电路采用的反馈网络电路图,增益H(S)可以写为:
g.JPG
其中CTR为光耦传输比。

h.JPG


除误差放大器,系统的开环增益G(S)为:G(S)=G2G3G4(S)H(S),误差放大器的增益G1(S)和开环增益G(S)在剪切频率处应该满足:F(S)=G1(S)G(S)=1且有45度左右的相位裕量。

3 环路参数设置和定量计算
3.1 环路参数设置
在设计控制环路时,首先选择光耦的输出晶体管工作电流Ic,一般选择较小的电流值(如1 mA),这样不仅可以延长器件寿命,而且有利于实现在两倍电网频率处保持反馈网络低增益,利于环路的稳定。因为L6561内部的参考电压是2.5 V,所以闭环工作时VE的静态值应在2.5 V附近,则R4的值可由式子计算出来:
i1.jpg
电阻R5是光耦的限流保护电阻,同时有利于降低环路干扰,使系统不容易产生震荡。R5的计算公式为:
i2.jpg
其中1 V是光耦两端的典型压降。为了使反馈网络可以在二倍工频处取得比较低的增益,R5的值尽量取接近式(9)计算的最大值。然后根据输出电压选择RO1和RO2:
i3.jpg
其中2.5是TL431内部基准电压,IRO2是流经RO2的电流。
电阻R2是L6561内部运放的反向输入端电阻,用于检测叠加在VE上的纹波电压,R2是为了保证该叠加的纹波电压不会使L6561进入动态过压保护状态(即进入COMP脚的输入电流不应大于40μA,否则芯片进入过压保护状态),因此R2近似为:
i.JPG
与RO1和RO2并联的电容(一般为μF范围)起软启动功能,避免建立输出时电压过冲,特别是轻载。
3.2 定量计算
为了保证在半个电网周期内维持Vcomp为恒定值和电路具有较高PF值,要求控制环路的带宽应该不大于100 Hz,所以环路的带宽只能降低,设计时取整个开环电路的穿越频率为50 Hz,相位裕量大于45度。

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关键词: 环路 设计 开关电源 模式 临界 PF

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