开关电源系统稳定性设计分析

开关电源系统稳定性设计分析 稳定的反馈环路对开关电源来说是非常重要的，如果没有足够的相位裕度和幅值裕度，电源的动态性能就会很差或者出现输出振荡。 下面先介绍了控制环路分析里面必须用到的各种零，极点的幅频和相频特性；然后对最常用的反馈调整器 TL431 的零，极点特性进行分析；TOPSWITCH 是市场上广泛应用的反激式电源的智能芯片，它的控制方式是比较复杂的电压型控制，为了方便一般使用者，内部集成了一部分补偿功能，所以很多工程师不清晰它的整个环路，最后运用上面的理论分析一个 TOPSWITCH 设计的电源，对它的环路的每一个部分进行了解剖，可以使工程师更好地应用 TOPSWITCH 及解决设计中遇到的环路问题。 波特图是分析开关电源控制环路的一个有力工具，它可以使复杂的幅频和相频响应的计算变成简单的加减法，特别是使用渐近线近似以后，只需要计算渐近线改变方向点的值。 增益按-20dB/10 倍频程下降, 相位近似按-45°/10 倍频程下降。最大相移为-90° 增益按 20dB/10 倍频程上升,相位近似按 45°/10 倍频程上升，最大总相移为 90° 右半平面零点是反激和BOOST 电路里面特有的现象。增益按 20dB/10 倍频程上升，相位近似按-45°/10倍频程下降，总相移为-90°,右半平面零点是几乎无法补偿的，做设计时尽量把其频率提升或降低带宽。 Q 值是电路的品质因数，过了谐振点后，增益按－40dB/10 倍频程下降, 相位依 Q 值的不同有不同的变化率，Q 值越大，相位变化越剧烈，在谐振点相位是-90°, 最大总相移为-180° Q 值是电路的品质因数 ，R2 是负载电阻，R1 是电感的电阻，电容的ESR, 整流管内阻，和代表磁心损耗和漏感损耗的合成电阻。大部分的AC/DC 电源，由于损耗较高，一般 Q 值很难大于 3. 当 Q 值较低时(Q<<0.5)，双极点响应会退化为两个单极点响应，如上图所示。 TL431 用输出供电时的零，极点特性 TL431 是开关电源次级反馈最常用的基准和误差放大器件，其供电方式不同对它的传递函数有很大的影响，而以前的分析资料常常忽略这一点。下面分析常见的供电和输出反馈接在一起时的传递函数。 从上面的公式可以看到，在输出直接给 431 供电的情况下，零点的位置在， 即使没有R，只接一个C 的情况下，零点还是存在，如果R1 远大于R，零点的位置主要有反馈网络的上分压电阻决定。为了抑制输出的开关纹波，有时在后面加一个LC 滤波，如下面 TOP245Y 电源的L2,C8，其谐振频率一...