3 个原则判定电源环路稳定性
1.环路稳定性评价指标
衡量开关电源稳定性的指标是相位裕度和增益裕度。同时穿越频率，也应
作为一个参考指标。
(1) 相位裕度是指：增益降到0dB 时所对应的相位。
(2) 增益裕度是指：相位为0deg 时所对应的增益大小(实际是衰减)。
(3) 穿越频率是指：增益为0dB 时所对应的频率值。
相位裕度，增益裕度，穿越频率，如图（波特图）所示。
相位容限即相位裕度，增益容限即增益裕度。
2.开关电源控制环路稳定性验证
开关电源环路的频响特性，如果电源的负载特性在某一频率下增益等于
1(0dB)且相移量为180°时，那幺电源控制环路将因出现同相正反馈(此相移量加原设定180°相移，总相移量为360°)，因而有足够能量返回系统，并在此
频率下维持振荡。为避免电源系统出现类似破坏性的不稳定现象，通常情况下，环路控制电路都会采用反馈补偿组件来降低高频端的增益，使得开关电
源在预设频率范围内都保持稳定。
环路稳定性测试接线图如图2 所示，将信号电阻（Inserted Resistor ）接入电源的环路控制电路中，注入一特定幅度和频率范围的扫频干扰信号(OUT)，当干扰信号达到一定的幅度时，环路系统便对干扰信号有所响应，
然后使用频率响应分析仪对电源环路输出端(CH2)和电源环路干扰信号注入端(CH1)同时进行比值跟踪测量，则可以得出频率与增益和相位的关系曲线图——波特曲线图（Bode Plot Graph)，如图1 所示。
关于共模反馈环路稳定性的考虑Return To Innocence 在全差分运放的设计中，通常共模反馈的环路会比主运放的级数要多，这时共模反馈环路中多个极点会影响环路的稳定性，这里试着对此问题做些分析 下图是一个简单的两级全差分放大器，其中的cmfb部分利用两个VCVS得到输出信号的共模，再与输入的Vcmo比较得到cmfb的反馈控制信号。 考虑共模反馈环路，其中存在3个极点，包括运放第一级的输出极点、第二级的输出极点以及cmfb节点对应的极点。与分析运放稳定性问题一样，前两者分别为主极点和次主极点，对于第3个极点，由于其阻抗和输出极点一样在1/gm 量级（实际上，为消除系统失调，运放输出共源放大的mos 管和cmfb的二极管连接的mos管有相同的过驱动电压，其gm按w/l成比例），不能简单的忽略。 实际上，这个cmfb的极点与上图中P管的特征频率ft相关，为此我们需要为其选择一个合适的过驱动电压Vov:首先Vov不能太低，这样才能以保证其ft在足够高的频率，以避免cmfb极点对环路的作用；同时这Vov也不能太高，他必须提供一定的gm/Id，保证运放输出级在电流一定的条件下
有足够的gm，从而避免运放输出极点频率的下降。 上面是对利用理想VCVS得到输出共模的方式下的一些分析，下面我们看看实际的得到输出共模电路中的问题。 以电阻方式等到输出信号的共模电平是一种常见的方法，如果忽略前面电路的输出阻抗，cm-sense的电阻Rs和之后的共模比较电路的栅节点电容Cx会在共模反馈的环路中引入一个极点。考虑到一般Rs至少要在Rds量级以避免其对运放增益的衰减，这位个极点的位置不会太高，因此必须加以考虑。实际中，可通过在电阻Rs上并联电容Cs来减小这一极点的影响。 在上面的电路中, 通过简单的分析, 可以得到: 引入Cs 之后, 由cm-sense 部分引入的零极点为: Po=1/(Rs*(Cs+Cx)), Zo=1/(Rs*Cs), 即在极点之后补了一个零点来抵消其作用. 至于具体的Cs 的取值, 考虑Cs 至少与Cx 比较接近, cmfb 环路才能得到一定的相位裕度, 若进一步考虑零极点对建立时间的影响, 应该将Cs/Cx 取为一定值以上才能将零极点拉的足够近, 以减小这一零极点对对共模信号建立时间的影响。 2 您可能也喜欢：
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随着手持设备业务的不断发展，对电池充电器的要求也不断增加。要为完成这项工作而选择正确的集成电路 (IC)，我们必须权衡几个因素。在开始设计以前，我们必须考虑诸如解决方案尺寸、USB标准、充电速率和成本等因素。必须将这些因素按照重要程度依次排列，然后选择相应的充电器IC。本文中，我们将介绍不同的充电拓扑结构，并研究电池充电器IC的一些特性。此外，我们还将探讨一个应用和现有的解决方案。 锂离子电池充电周期 锂离子电池要求专门的充电周期，以实现安全充电并最大化电池使用时间。电池充电分两个阶段：恒定电流 (CC) 和恒定电压 (CV)。电池位于完全充满电压以下时，电流经过稳压进入电池。在CC模式下，电流经过稳压达到两个值之一。如果电池电压非常低，则充电电流降低至预充电电平，以适应电池并防止电池损坏。该阈值因电池化学属性而不同，一般取决于电池制造厂商。一旦电池电压升至预充电阈值以上，充电便升至快速充电电流电平。典型电池的最大建议快速充电电流为1C(C=1 小时内耗尽电池所需的电流)，但该电流也取决地电池制造厂商。典型充电电流为~0.8C，目的是最大化电池使用时间。对电池充电时，电压上升。一旦电池电压升至稳压电压(一般为4.2V)，充电电流逐渐减少，同时对电池电压进行稳压以防止过充电。在这种模式下，电池充电时电流逐渐减少，同时电池阻抗降低。如果电流降至预定电平(一般为快速充电电流的10%)，则终止充电。我们一般不对电池浮充电，因为这样会缩短电池使用寿命。图1 以图形方式说明了典型的充电周期。 线性解决方案与开关模式解决方案对比 将适配器电压转降为电池电压并控制不同充电阶段的拓扑结构有两种：线性稳压器和电感开关。这两种拓扑结构在体积、效率、解决方案成本和电磁干扰(EMI) 辐射方面各有优缺点。我们下面介绍这两种拓扑结构的各种优点和一些折中方法。 一般来说，电感开关是获得最高效率的最佳选择。利用电阻器等检测组件，在输出端检测充电电流。充电器在CC 模式下时，电流反馈电路控制占空比。电池电压检测反馈电路控制CV 模式下的占空比。根据特性集的不同，可能会出现其他一些控制环路。我们将在后面详细讨论这些环路。电感开关电路要求开关组件、整流器、电感和输入及输出电容器。就许多应用而言，通过选择一种将开关
运放稳定性分析 环路稳定性基础 引言 本系列所采用的所有技术都将“以实例来定义”,而不管它在其他应用中能否用普通公式来表达。为便于进行稳定性分析,我们在工具箱中使用了多种工具,包括数据资料信息、技巧、经验、SPICE仿真以及真实世界测试等,都将用来加快我们的稳定运放电路设计。尽管很多技术都适用于电压反馈运放,但上述这些工具尤其适用于统一增益带宽小于20MHz的电压反馈运放。选择增益带宽小于20MHz的原因是,随着运放带宽的增加,电路中的其他一些主要因素会形成回路,如印制板(PCB) 上的寄生电容、电容中的寄生电感以及电阻中的寄生电容与电感等。我们下面介绍的大多数经验与技术并非仅仅是理论上的,而且是从利用增益带宽小于20MHz的运放、实际设计并构建真实世界电路中得来的。 本系列的第1部分回顾了进行稳定性分析所需的一些基本知识,并定义了将在整个系列中使用的一些术语。 波特图（曲线）基础 幅度曲线的频率响应是电压增益改变与频率改变的关系。这种关系可用波特图上一条以分贝(dB) 来表示的电压增益比频率(Hz) 曲线来描述。波特幅度图被绘成一种半对数曲线：x轴为采用对数刻度的频率(Hz)、y轴
则为采用线性刻度的电压增益(dB) ,y轴最好是采用方便的每主格45°刻度。波特图的另一半则是相位曲线（相移比频率）,并被描绘成以“度”来表示的相移比频率关系。波特相位曲线亦被绘成一种半对数曲线：x轴为采用对数刻度的频率(Hz)、y轴为采用线性刻度的相移（度）,y轴最好是采用方便的每主格45°刻度。 幅度波特图要求将电压增益转换成分贝(dB) 。进行增益分析时,我们将采用以dB（定义为20Log10A）表示的电压增益,其中A为以伏/伏表示的电压增益。
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①明确输入电压（或范围）和输出电压，根据输入输出的大小关系决定选择降压、升压或升降压芯片。如果是降压，则可以选择线性稳压器、电容式DC-DC（即电荷泵）或降压DC-DC （当然升/降压DC-DC也可以，考虑到性价比没有必要这样选）；如果是升压或者升/降压，则只能选择DC-DC转换器（电容式或者电感式升压DC-DC）！ ②如果是降压，考虑效率，需要计算输入与输出之间的压差。若这个压差很小（远远小于 1 V），则可以考虑选择低压差线性稳压器（LDO）；若这个压差在1 V以上，则可以考虑选择普通线性稳压器或者电感式降压DC-DC。如果对效率没有要求，两种线性稳压器都可以的情况下，追求更低成本则可以选用普通线性稳压器。 ③在线性稳压器和DC-DC稳压器都可以的情况下，若把转换效率放在第一位，则可以选择DC-DC稳压器；若对价格限制得很严格，并且要求较小的纹波和噪声，则可以考虑选用线性稳压器。 ④在使用电池供电时，若要求较长的电池使用时间，需要优先考虑效率，无论是升压、降压、升/降压都可以选用DC-DC转换器。为获得较高的效率，此时需要参照DC-DC转换器芯片手册里边的效率随负载电流变化曲线，要根据负载电流选择合适的DC-DC转换器，确保稳压器达到较高的效率。 ⑤为保证电池供电系统电源负荷变化较大应用的效率，最好选择PFM/PWM自动切换控制式的DC-DC变换器。PWM的特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式，PFM具有静态功耗小，在低负荷时可改进稳压器的效率。当系统在重负荷时由PWM控制，在低负荷时自动切换到PFM控制，这样能够兼顾轻重负载的效率。在备有待机模式的系统中，采用PFM/PWM切换控制的DC-DC稳压器能够得到较高效率。这样的电源芯片有TPS62110/62111/62112/62113、MAX1705/1706、NCP1523/1530/1550等。 ⑥不要“大牛拉小车”或“小牛拉大车”。选用电源芯片时为保证电源的使用寿命，需要留有一定的裕量，较合适的工作电流为电源芯片最大输出电流的70%～90%。如果用一个能输出大电流的稳压块来带动一个小电流的负载，虽然说驱动能力没有问题，但是可能会带来两个问题，一方面成本会提高；另一方面选用DC-DC转换器时效率可能会非常低，因为一般的DC-DC在输出电流非常小或者非常大的时候效率都比较低。当使用线性稳压器（特别是
典型的两级运算放大器环路稳定性分析 典型的两级运放如图所示，负载电容CL=50fF。 首先建立静态工作点。加偏置电流I0=4uA,加共模输入电平1.25V。仿真后得到结果如下，静态工作点是合适的。 1.开环分析 米勒补偿前做开环分析如下，显然，这是不合适的。
加米勒补偿电容Cc=200fF，做开环分析如下，显然，这也是不合适的。这是由于电路中存在零点造成的。
加入调零电阻Rz=40K，，仿真结果如下。可以看出，， ，相位裕度为40度，不够。可通过加大补偿电容来进一步分裂p1，p2主次极 点。（已尝试过加米勒补偿电容Cc=300fF可以得到大于60度的相位裕度）。但是本次设计的运放用在负反馈环路中，故只需要负反馈环路是稳定的就达到设计标准。 理论计算。 查看各管子的静态工作点。 ，，，即。 ，，，即 。
， 。理论值与仿真结果非常接近。 ，理论值与仿真结果非常接近。 ， ，理论值与仿真结果非常接近。 ， ，理论值 与仿真结果40度偏差较大。 2.在负反馈环路中做环路稳定性分析：
从上图可以看出，加入反馈电阻网络R1，R2后就打破了原有的静态工作点：主要是反馈电阻网络R1，R2中的电流由M7管提供，所以M7管的静态工作点打破了，即运放的第二级跨导GmⅡ，输出电阻R2都变了。从波特图中可以看出相位裕度为77度，满足设计标准。理论计算： 查看各管子的静态工作点。 ，， ，即。 ，，，即 。 ， 。理论值与仿真结果非常接近。 ，理论值与仿真结果非常接近。 。 ，理论值与仿真结果非常接近。 ，
，理论值 与仿真结果77度偏差较大。 此结果可能是由于gm7变大，原来的调零电阻RZ过大造成的。现在改变调零电阻Rz=25K， ，仿真结果如下： 此时，相位裕度为63度，满足设计标准。 3.改用大电感大电容仿真环路增益：
电源管理芯片工作原理和应用 本文主要是关于电源管理芯片的相关介绍，并着重对电源管理芯片进行了详尽的阐述。 电源管理芯片电源管理芯片（Power Management Integrated Circuits），是在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其他电能管理的职责的芯片。主要负责识别CPU供电幅值，产生相应的短矩波，推动后级电路进行功率输出。常用电源管理芯片有HIP6301、IS6537、RT9237、ADP3168、KA7500、TL494等。 基本类型 主要电源管理芯片有的是双列直插芯片，而有的是表面贴装式封装，其中HIP630x系列芯片是比较经典的电源管理芯片，由著名芯片设计公司Intersil设计。它支持两/三/四相供电，支持VRM9.0规范，电压输出范围是1.1V-1.85V，能为0.025V的间隔调整输出，开关频率高达80KHz，具有电源大、纹波小、内阻小等特点，能精密调整CPU供电电压。 应用范围 电源管理芯片的应用范围十分广泛，发展电源管理芯片对于提高整机性能具有重要意义，对电源管理芯片的选择与系统的需求直接相关，而数字电源管理芯片的发展还需跨越成本难关。 当今世界，人们的生活已是片刻也离不开电子设备。电源管理芯片在电子设备系统中担负起对电能的变换、分配、检测及其它电能管理的职责。电源管理芯片对电子系统而言是不可或缺的，其性能的优劣对整机的性能有着直接的影响。 提高性能 所有电子设备都有电源，但是不同的系统对电源的要求不同。为了发挥电子系统的最佳性能，需要选择最适合的电源管理方式。 首先，电子设备的核心是半导体芯片。而为了提高电路的密度，芯片的特征尺寸始终朝着减小的趋势发展，电场强度随距离的减小而线性增加，如果电源电压还是原来的5V，产生的电场强度足以把芯片击穿。所以，这样，电子系统对电源电压的要求就发生了变化，
关于共模反馈环路稳定性的考虑 | Return To Innocence 收藏人：mzsm 2014-10-13 | 阅：转：| 来源| 分享 在全差分运放的设计中，通常共模反馈的环路会比主运放的级数要多，这时共模反馈环路中多个极点会影响环路的稳定性，这里试着对此问题做些分析 下图是一个简单的两级全差分放大器，其中的cmfb部分利用两个VCVS得到输出信号的共模，再与输入的Vcmo比较得到cmfb的反馈控制信号。
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调压器、DC-DC电路和电源监视器引脚及主要特性 7800系列三端稳压器（正输出） 输出电压固定的三端系列稳压器；输出电压有5V、6V、7V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、20V、24V输出电流1A；5～18V 输出的最大电压为35V、20V、24V输出的电大输入电压为40V；7800工作温度为-55～+150℃，7800C的为0～+125℃；内含过流限制和安全工作保护电路。类似型号：μA7800、LM7800、MC7800、HA7800、μPC7800M、NJM7800、TA7800AP、AN7800、CW7800。 78HGA5A可调稳压器（正输出） 输出电压可调的四端正输出稳压器；输出电压范围5～24V；输出电流5A；功耗50W；内含输出短路电流限制、热过载和安全工作区保护电路。 78L00AC、78L00C系列三端稳压器（正输出） 输出电压固定；输出电压误差有±4％（78L00AC）、±4％（78L00C）；输出电流1～100mA；5V输出的最大输入电压为30V；12V、15V输出的最大输入电压为35V；24V输出的最输入电压为40V；内含过流限制、过热切断功能。类似型号：μA78L00AWC、MC78L00C、MC78L00AC、LM78L00AC、LM78L00C、μPC78L00J、TA78L00AP、HA78L00P、AN78L00。 78P12稳压器 输出电压固定的三端正输出稳压器；输出电压12V；输出电流10A；
功耗70W；内设输出短路电流限制、热过载和安全工作区保护装置。78PGA可调稳压器（正输出） 输出电压可调的四端正输出稳压器；输出电压范围5～24；输出电流10A；功耗70W；内设输出短路电流限制、热过载和安全工作区保护装置。 79N00系列三端稳压器（负输出） 输出电压因定的三端系列稳压器；最大输出电流300mA；79N04～79N18的最大输入电压为-35V；79N04、79N24的最大输入电压为-40V；功耗8W；工作温度-29～+80℃；内含过电流限制、过热和安全工作区限制电路。类似型号AN79N00、μPC79N00H。 AD580基准电压电路（+2.5V） 带宽型三端基准电压电路；输出电压2.5V；AD580M输出电压初期误差±4％；AD580U温度漂移小于10×10＾-6/℃；长期稳定性250μV；输入电压范围4.5～30V；最大输入电压40V；环境温度小于25℃时，功耗350mW。 AD581基准电压电路（+10V） 带宽型三端基准电压电路；输出电压10V；AD581L/581U输出电压初期误差±5mV；0～70℃时AD581L温度漂移5×10＾-6/℃,-55～+125℃时AD581U温度漂移10×10＾-6/℃, 长期稳定性25×10^-6/1000小时；输入电压范围12～40V；输出电压10mA；可用二端齐纳二极管作为-10V基准电压源；环境温度小于25℃时功耗600mW。
电源管理芯片power1208介绍 摘要介绍莱迪思半导体公司推出的业界第一个混合信号的可编程逻辑器件1208的特征、结构和原理。 该器件的特点就是用一颗芯片就可完成对现代集成电路板上复杂电源的管理。 关键词可编程逻辑器件电源管理1208在对现代集成电路板的设计中，设计者们往往要使用一大堆的比较器、电阻器、电容器、定时器和逻辑器来实现对电路板电源的管理，而这样做的后果就是需要花费大量的时间和占用电路板的空间。 而莱迪思半导体公司推出的电源管理器1208就用单颗芯片实现了对电路板电源定序和监控功能完全管理！而且要重新更改设计时，只要对器件的2?配置内存重新编程就可以了。 首先我们先来了解一下莱迪思公司电源管理器系列产品见表1表1器件供电传感输入监督信号输出场效应管驱动器封装-1208124444-引脚-60464-- 44-引脚其中他们的输出节点各为8个和4个。 一．1208结构说明1208它综合了可编程逻辑和模拟的特性，如图10就是其基本组成框图。 它由六部分组成供电监控，场效应管驱动，可编程数字输出，可编程数字输入，可编程定时器，可编程时序和控制逻辑。 每一部分的特点如下1供电监控在供电监控这部分，它有12个精确的可编程门限比较器，每个比较器有192级，步长为1，精度为09。 每个比较器都含有一个低频干扰滤波器，而且每个比较器件都有一个在芯片的精度参考。 2驱动场效应管该部分它含有有4个可编程的高压电泵驱动器，每个驱动器的电流可设置成从05到50的32个不同的值，电压从8到12的8个不同的值。 而且在这部分其引脚可单独设置成开路模式以驱动逻辑电平信号。 3可编程数字输出这部分它提供了4个用于监控和报警的开路输出。 4可编程数字输入这个部分它提供的是4个用于去噪音的数字输入。 5可编程定时器1208它有一个以250频率工作的内置振荡器，并且提供32到524的延时。
开关电源（Buck电路）的小信号模型及环路设计 万山明，吴芳 (华中科技大学电气与电子工程学院，湖北武汉430074） 摘要：建立了Buck电路在连续电流模式下的小信号数学模型，并根据稳定性原则分析了电压模式和电流模式控制下的环路设计问题。 关键词：开关电源；小信号模型；电压模式控制；电流模式控制 0 引言 设计一个具有良好动态和静态性能的开关电源时，控制环路的设计是很重要的一个部分。而环路的设计与主电路的拓扑和参数有极大关系。为了进行稳定性分析，有必要建立开关电源完整的小信号数学模型。在频域模型下，波特图提供了一种简单方便的工程分析方法，可用来进行环路增益的计算和稳定性分析。由于开关电源本质上是一个非线性的控制对象，因此，用解析的办法建模只能近似建立其在稳态时的小信号扰动模型，而用该模型来解释大范围的扰动（例如启动过程和负载剧烈变化过程）并不完全准确。好在开关电源一般工作在稳态，实践表明，依据小信号扰动模型设计出的控制电路，配合软启动电路、限流电路、钳位电路和其他辅助部分后，完全能使开关电源的性能满足要求。开关电源一般采用Buck电路，工作在定频PWM控制方式，本文以此为基础进行分析。采用其他拓扑的开关电源分析方法类似。 1 Buck电路电感电流连续时的小信号模型 图1为典型的Buck电路，为了简化分析，假定功率开关管S和D1为理想开关，滤波电感L为理想电感（电阻为0），电路工作在连续电流模式（CCM）下。R e为滤波电容C的等效串联电阻，R o为负载电阻。各状态变量的正方向定义如图1中所示。 图1 典型Buck电路
S 导通时，对电感列状态方程有 O U Uin dt dil L -= ⑴ S 断开，D 1续流导通时，状态方程变为 O U dt dil L -= （2） 占空比为D 时，一个开关周期过程中，式（1）及式（2）分别持续了DT s 和（1－D ）T s 的时间（T s 为开关周期），因此，一个周期内电感的平均状态方程为 ())()(O in O O in U DU U D U U D dt dil L -=--+-=1 稳态时，dt dil =0，则DU in =U o 。这说明稳态时输出电压是一个常数，其大小与占空比D 和输入电压U in 成 正比。 由于电路各状态变量总是围绕稳态值波动，因此，由式（3）得 L =(D ＋d )(U in ＋)－(U o ＋) （4） 式（4）由式（3）的稳态值加小信号波动值形成。上标为波浪符的量为波动量，d 为D 的波动量。式（4）减式（3）并略去了两个波动量的乘积项得 L =D ＋dU in － （5） 由图1，又有 i L =C ＋ （6） U o =U c ＋R e C （7）
环路相位-开关电源稳定性设计 专业技术 环路相位-开关电源稳定性设计 摘要：环路,相位,增益,负载,开关电源,稳定性,电压,相移,电源,频率, 信号接收机-基于单芯片的GPS接收机硬件设计白光调光-白光和彩色光智能照明系统解决方案设备方案-台达UPS在中小企业中的创新应用方案触摸屏电容-电容式触摸屏系统解决方案测量肺活量-利用高性能模拟器件简化便携式医疗设备设计测量温度-热敏电阻(NTC)的基本参数及其应用动能产品-动能电子企业文化活动丰富员工生活电路板镀锡-无锡华文默克发布PCB/SMT工艺方案引擎电压-采用接近传感器的火花探测器太阳能控制器-太阳能LED街灯的挑战及安森美半导体高能效解决方案众所周知，任何闭环系统在增益为单位增益l，且内部随频率变化的相移为360°时，该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统，从而能获得较好的性能。在负反馈系统中，控制放大器的连接方式 有意地引入了180°相移，如果反馈 众所周知，任何闭环系统在增益为单位增益l，且内部随频率变化的相移为360°时，该闭环控制系统都会存在不稳定的可能性。因此几乎所有的开关电源都有一个闭环反馈控制系统，从而能获得较好的性能。在负反馈系统中，控制放大器的连接方式有意地引入了180°相移，如果反馈的相位保持在180°以内，那么控制环路将总是稳定的。当然，在现实中这种情况是不会存在的，由于各种各样的开关延时和电抗引入了额外的相移，如果不采用适合的环路补偿，这类相移同样会导致开关电源的不稳定。 1 稳定性指标衡量开关电源稳定性的指标是相位裕度和增益裕度。相位裕度是指：增益降到0dB 时所对应的相位。增益裕度是指：相位为-180度时所对应的增益大小(实际是衰减)。在实际设计开关电源时，只在设计反激变换器时才考虑增益裕度，设计其它变换器时，一般不使用增益裕度。在开关电源设计中，相位裕度有两个相互独立作用：一是可以阻尼变换器在负载阶跃变化时出现的动态过程；另一个作用是当元器件参数发生变化时，仍然可以保证系统稳定。相位裕度只能用来保证“小信号稳定”。在负载阶跃变化时，电源不可避免要进入“大信号稳定”范围。工程中我们认为在室温和标准输入、正常负载条件下，环路的相位裕度要求大于45°。在各种参数变化和误差情况下，这个相位裕度足以确保系统稳定。如果负载变化或者输入电压范围变化非常大，考虑在所有负载和输入电压下环路和相
常用电源的电源稳压器件如下： 79L05 负5V稳压器 79L06 负6V稳压器 79L08 负8V稳压器 79L09 负9V稳压器 79L12 负12V稳压器 79L15 负15V稳压器 79L18 负18V稳压器 79L24 负24V稳压器 LM1575T-3.3 3.3V简易开关电源稳压器(1A) LM1575T-5.0 5V简易开关电源稳压器(1A) LM1575T-12 12V简易开关电源稳压器(1A) LM1575T-15 15V简易开关电源稳压器(1A) LM1575T-ADJ
简易开关电源稳压器(1A可调1.23 to 37) LM1575HVT-3.3 3.3V简易开关电源稳压器(1A) LM1575HVT-5.0 5V简易开关电源稳压器(1A) LM1575HVT-12 12V简易开关电源稳压器(1A) LM1575HVT-15 15V简易开关电源稳压器(1A) LM1575HVT-ADJ 简易开关电源稳压器(1A可调1.23 to 37) LM2575T-3.3 3.3V简易开关电源稳压器(1A) LM2575T-5.0 5V简易开关电源稳压器(1A) LM2575T-12 12V简易开关电源稳压器(1A) LM2575T-15 15V简易开关电源稳压器(1A) LM2575T-ADJ 简易开关电源稳压器(1A可调1.23 to 37) LM2575HVT-3.3 3.3V简易开关电源稳压器(1A) LM2575HVT-5.0 5V简易开关电源稳压器(1A) LM2575HVT-12 12V简易开关电源稳压器(1A)
LM2575HVT-15 15V简易开关电源稳压器(1A) LM2575HVT-ADJ 简易开关电源稳压器(1A可调1.23 to 37) LM2576T-3.3 3.3V简易开关电源稳压器(3A) LM2576T-5.0 5.0V简易开关电源稳压器(3A) LM2576T-12 12V简易开关电源稳压器(3A) LM2576T-15 15V简易开关电源稳压器(3A) LM2576T-ADJ 简易开关电源稳压器(3A可调1.23V to 37V) LM2576HVT-3.3 3.3V简易开关电源稳压器(3A) LM2576HVT-5.0 5.0V简易开关电源稳压器(3A) LM2576HVT-12 12V简易开关电源稳压器(3A) LM2576HVT-15 15V简易开关电源稳压器(3A) LM2576HVT-ADJ 简易开关电源稳压器(3A可调1.23V to 37V) LM2930T-5.0 5.0V低压差稳压器
1. 绪论 在开关模式的功率转换器中，功率开关的导通时间是根据输入和输出电压来调节的。因而，功率转换器是一种反映输入与输出的变化而使其导通时间被调制的独立控制系统。由于理论近似，控制环的设计往往陷入复杂的方程式中，使开关电源的控制设计面临挑战并且常常走入误区。下面几页将展示控制环的简单化近似分析，首先大体了解开关电源系统中影响性能的各种参数。给出一个实际的开关电源作为演示以表明哪些器件与设计控制环的特性有关。测试结果和测量方法也包含在其中。 2. 基本控制环概念 2.1 传输函数和博得图 系统的传输函数定义为输出除以输入。它由增益和相位因素组成并可以在博得图上分别用图形表示。整个系统的闭环增益是环路里各个部分增益的乘积。在博得图中，增益用对数图表示。因为两个数的乘积的对数等于他们各自对数的和，他们的增益可以画成图相加。系统的相位是整个环路相移之和。 2.2 极点 数学上，在传输方程式中，当分母为零时会产生一个极点。在图形上，当增益以20dB每十倍频的斜率开始递减时，在博得图上会产生一个极点。图1举例说明一个低通滤波器通常在系统中产生一个极点。其传输函数和博得图也一并给出。 2.3 零点 零点是频域范围内的传输函数当分子等于零时产生的。在博得图中，零点发生在增益以20dB每十倍频的斜率开始递增的点，并伴随有90度的相位超前。图2 描述一个由高通滤波器电路引起的零点。 存在第二种零点，即右半平面零点，它引起相位滞后而非超前。伴随着增益递增，右半平面零点引起90度的相位滞后。右半平面零点经常出现于BOOST和
BUCK-BOOST转换器中，所以，在设计反馈补偿电路的时候要非常警惕，以使系统的穿越频率大大低于右半平面零点的频率。右半平面零点的博得图见图3。 3.0 开关电源的理想增益相位图 设计任何控制系统首先必须清楚地定义出目标。通常，这个目标是建立一个简单的博得图以达到最好的系统动态响应，最紧密的线性和负载调节率和最好的稳定性。理想的闭环博得图应该包含三个特性：足够的相位裕量，宽的带宽，和高增益。高的相位裕量能阻尼振荡并缩短瞬态调节时间。宽的带宽允许电源系统快速响应线性和负载的突变。高的增益保证良好的线性和负载调节率。 3.1 相位裕量 参看图4，相位裕量是在穿越频率处相位高于0度的数量。这不同于大多数控制系统教科书里提出的从-180度开始测量相位裕量。其中包括DC负反馈所提供的180度初始相移。在实际测量中，这180度相移在DC处被补偿并允许相位裕量从0度开始测量。 根据奈奎斯特稳定性判据，当系统的相位裕量大于0度时，此系统是稳定的。然而，有一个边界稳定区域存在，此处（指边界稳定区，译注），系统由于瞬态响应引起振荡到经过一个长的调节时间最终稳定下来。如果相位裕量小于45度，
利用Pspice模型分析放大器环路的稳定性 放大器放大器放大器的稳定性，但评估一个较为复杂的电路是否稳定，难度可能会大得多。本文使用常见的Pspice宏模型结合一些简单的电路设计技巧来提高设计工程师的设计能力，以确保其设计的实用性与稳定性。 导致放大器不稳定的原因 在任何相关频率下，只要环路增益不转变为正反馈，则闭环系统稳定。环路增益是一个相量，因而具有幅度和相位特性。环路由理想的负反馈转变为正反馈所带来的额外相移即是最常见的不稳定因素。环路增益相位的“相关”频率，一般出现在环路增益大于或等于0dB之处。 图1：总等效噪声密度-反馈电阻关系曲线。 的放大器电路，通过断开环路，测量信号在环路中传播一次所产生的相移，即可推算出电路的稳定情况。以下例子介绍的方法可利用仿真软件，运算放大器宏模型以及Pspice提供的理想元器件来实现。 图2：跨阻抗放大器。 高速低噪声跨阻放大器（TIA）稳定性示例 我们以一个跨阻放大器（TIA）为例，通过分析其稳定性来阐述我们将要推荐的技术。TIA 广泛应用在工业领域和消费领域，例如LIDAR（光探测和测距）、条形码扫描仪、工厂自动化等。设计工程师遇到的挑战是，在不会造成衰减和老化的情况下，如何最大化信噪比（SNR），以及如何获得足够的速度/带宽来传递所需的信号。图2为采用了LMH6629的放大器示意图，这款超高速（GBWP=4GHz）低噪声（0.69nV/RtHz）器件具有+10V/V的最小稳定增益（COMP 引脚连至VCC）的。LMH6629的补偿（COMP）输入可以连至VEE，从而进一步将最小稳定增益降低到4V/V。 为获得最大的转换速率和带宽（小信号和大信号），在这个例子中，COMP引脚被连接到VCC。可获得的带宽与放大器GBWP直接相关，与跨阻增益（RF）和光电二极管内的寄生电容成反比。确定一个给定放大器所使用的反馈电阻（RF）有一个简单方便的办法：在使用了LMH6629的情况下，总等效输入电流噪声密度“ini”与RF的关系。图中的“in”是LMH6629的输入噪声电流，“en”是LMH6629的输入噪声电压，“k”是波尔兹曼常数，而“T”是用℃表示的绝对温度。 由图1可知，对于LMH6629而言，将RF设定为10k？确保了最小的总等效输入电流噪声密度ini，由此也可以得到最高的SNR。RF的进一步增加会降低可获取的最大速度，而SNR 不会得到明显改善。 是什么使得一个看起来很简单的电路的稳定性分析变得如此复杂呢？主要原因就是寄生元件的影响。在图2的电路中，几乎没有迹象表明这个电路会是不稳定的，图中所示的寄生元件“CD”是光电二极管固有电容，其实际大小由光电二极管的面积和灵敏度来决定。R2用于消除LMH6629的输入偏置电流产生的偏移误差，同时C2消除了R2的噪声。 假设一个光电二极管标称电容（CD）为10pF，图2中电路的仿真响应，由此可以判断出电路是不稳定的：其频率响应曲线中大而尖的峰值即为证明。在频域内，通过了解电路的相位裕度（PM）就可以确定电路的稳定性。为便于仿真，可将光电二极管的电路简化等效为一
常用芯片型号大全 4N35/4N36/4N37 "光电耦合器" AD7520/AD7521/AD7530/AD7521 "D/A转换器" AD7541 12位D/A转换器 ADC0802/ADC0803/ADC0804 "8位A/D转换器" ADC0808/ADC0809 "8位A/D转换器" ADC0831/ADC0832/ADC0834/ADC0838 "8位A/D转换器" CA3080/CA3080A OTA跨导运算放大器 CA3140/CA3140A "BiMOS运算放大器" DAC0830/DAC0832 "8位D/A转换器" ICL7106,ICL7107 "3位半A/D转换器" ICL7116,ICL7117 "3位半A/D转换器" ICL7650 "载波稳零运算放大器" ICL7660/MAX1044 "CMOS电源电压变换器" ICL8038 "单片函数发生器" ICM7216 "10MHz通用计数器" ICM7226 "带BCD输出10MHz通用计数器" ICM7555/7555 CMOS单/双通用定时器 ISO2-CMOS MT8880C DTMF收发器 LF351 "JFET输入运算放大器" LF353 "JFET输入宽带高速双运算放大器" LM117/LM317A/LM317 "三端可调电源" LM124/LM124/LM324 "低功耗四运算放大器" LM137/LM337 "三端可调负电压调整器" LM139/LM239/LM339 "低功耗四电压比较器"
LM158/LM258/LM358 "低功耗双运算放大器" LM193/LM293/LM393 "低功耗双电压比较器" LM201/LM301 通用运算放大器 LM231/LM331 "精密电压—频率转换器" LM285/LM385 微功耗基准电压二极管 LM308A "精密运算放大器" LM386 "低压音频小功率放大器" LM399 "带温度稳定器精密电压基准电路" LM431 "可调电压基准电路" LM567/LM567C "锁相环音频译码器" LM741 "运算放大器" LM831 "双低噪声音频功率放大器" LM833 "双低噪声音频放大器" LM8365 "双定时LED电子钟电路" MAX038 0.1Hz-20MHz单片函数发生器 MAX232 "5V电源多通道RS232驱动器/接收器" MC1403 "2.5V精密电压基准电路" MC1404 5.0v/6.25v/10v基准电压 MC1413/MC1416 "七路达林顿驱动器" MC145026/MC145027/MC145028 "编码器/译码器" MC145403-5/8 "RS232驱动器/接收器" MC145406 "RS232驱动器/接收器"