当前位置:文档之家› 【资料】多路输出反激式开关电源的反馈环路设计

【资料】多路输出反激式开关电源的反馈环路设计

【资料】多路输出反激式开关电源的反馈环路设计
【资料】多路输出反激式开关电源的反馈环路设计

引言

开关电源的输出是直流输入电压、占空比和负载的函数。在开关电源设计中,反馈系统的设计目标是无论输入电压、占空比和负载如何变化,输出电压总在特定的范围内,并具有良好的动态响应性能。

电流模式的开关电源有连续电流模式(CCM)和不连续电流模式(DCM)两种工作模式。连续电流模式由于有右半平面零点的作用,反馈环在负载电流增加时输出电压有下降趋势,经若干周期后最终校正输出电压,可能造成系统不稳定。因此在设计反馈环时要特别注意避开右半平面零点频率。

当反激式开关电源工作在连续电流模式时,在最低输入电压和最重负载的工况下右半平面零点的频率最低,并且当输入电压升高时,传递函数的增益变化不明显。当由于输入电压增加或负载减小,开关电源从连续模式进入到不连续模式时,右半平面零点消失从而使得系统稳定。因此,在低输入电压和重输出负载的情况下,设计反馈环路补偿使得整个系统的传递函数留有足够的相位裕量和增益裕量,则开关电源无论在何种模式下都能稳定工作。

1 反激式开关电源典型设计

图l是为变频器设计的反激式开关电源的典型电路,主要包括交流输入整流电路,反激式开关电源功率级电路(有PWM控制器、MOS管、变压器及整流二极管组成),RCD缓冲电路和反馈网络。其中PWM控制芯片采用UC2844。UC2844是电流模式控制器,芯片内部具有可微调的振荡器(能进行精确的占空比控制)、温度补偿的参考基准、高增益误差放大器、电流取样比较器。

开关电源设计输入参数如下:三相380V工业交流电经过整流作为开关电源的输入电压Udc,按最低直流输入电压Udcmin为250V进行设计;开关电源工作频率f为60kHz,输出功率Po为60W。

当系统工作在最低输入电压、负载最重、最大占空比的工作情况下,设计开关电源工作在连续电流模式(CCM),纹波系数为0.4。设计的开关电源参数如下:变压器的原边电感Lp=4.2mH,原边匝数Np=138;5V为反馈输出端,U5V=5V,负载R5=5Ω,匝数N5V=4,滤波电容为2个2200μF/16V电容并联,电容的等效串联电阻Resr=34mΩ;24V输出的负载R24=24Ω,匝数N24V=17;15V输出的负载R1 5=15Ω,匝数N15V=1l;一1 5V输出的负载R-15V=15Ω,匝数N-15V=11。

2 功率级电路的传递函数

电流模式控制器控制框图包含两个反馈环,外部电压环反馈电压信息,内部电流环反馈电流信息(如图2所示)。电流环的输入是控制电压UC和电感电流采样值US的差值,电流环的输出是占空比D。当US小于UC时,PWM调制器(Fm)输出高电平,功率开关开通,当US大于UC,PWM调制器输出低电平,功率开关关断。通过具有固定频率时钟信号的

RS触发器,下一个周期自动置位。通过这种方式,电感峰值电流被控制电压精确控制。

控制框图中Gvd(s)是功率级电路占空比控制端到输出电压的传递函数,Gid(S)为占空比控制端到电感电流的传递函数,Fm(s)为PWM调制器的增益函数,He(s)为电流模式控制的开环采样增益,Rs为电流采样电阻,Uref为基准参考电压。

基于文献建立的反激式开关电源的交流小信号数学模型和Vorperian建立的简化平均PWM开关模型以及Ridley Engirleering建立的电流模式的数学模型,建立反激式开关电源的等效电路模型,进而可以求得各环节的传递函数。

从控制到输出的传递函数如下:

从而可以得到如下近似的具有单极点的传递函数:

零极点计算如下:

其中D为占空比,Lp为初级电感,RL为负载电阻,C为输出电容,Resr为输出电容等效串联电阻。

由(1)式可以求得图1所示开关电源从控制到输出的传递函数:

其中对于多路输出的负载RL,是指控制输出端的等效负载。按照文献提供的思路,将其他各路输出都“映射”到5V反馈输出,从而可以得到:

右半平面零点频率frz=ωrz/2π=12kHz,电容等效串联电阻ESR零点频率fz=ωz /2π=2.2kHz,负载极点频率fp=ωp/2π=125kHz。

控制到输出的传递函数伯德图如图3所示,曲线1分别为其幅频和相位图。该图利用Matlab提供的伯德图分析工具绘制。

3 反馈补偿网络设计

反馈环节由电压采样网络He(s),误差放大器Gc(s)和辅助补偿环节Gx(s)组成,则系统的开环传递函数T(s)=H(s)Gc(s)Gx(s)Gvc(s)。其中电压采样网络H(s)=R1/(R1 +R2),误差放大器有TL43l和光耦TLP781构成,辅助补偿环节包括电阻Rx和电容Cr。

由反馈网络补偿后得到的开环传递函数T(s)判断反馈系统的工作性能,要满足如下三个准则:

1)足够大的开环传递函数增益|T|使得输出U(s)接近于Uref(s)/H(s),并且与前向传递函数的增益关系不大,具有很好的抗干扰能力。

2)为防止一40dB/10倍频程增益斜率的电路相位快速变化,系统的闭环增益曲线在穿越频率附近的增益斜率应为一20dB/10倍频程。

3)在穿越频率处保证足够大的开环传递函数的相位裕度,一般至少45°;在T(s)的相

位为一180°时,保证幅值裕度Gm≤一10dB。

基于以上的准则设计了由TL43l和光耦TLP781组成的双极点单零点反馈补偿网络,TL431内部的电压基准Uref≈2.5 V。设计中略过了U C2844的内部误差放大器,直接把反馈输入信号接在误差放大器的输出端l脚,利用TL431构成反馈补偿环节。这种设计可以把反馈信号的传输时间缩短一个放大器的传输时间,使电源的动态响应更快。

误差放大器从误差输入信号到控制端的传递函数:

其中RB为UC2844内部0.5mA电流源的等效电阻,RB≈5kΩ,RD=200Ω。

补偿零点fzc=l/(2πC1RF),补偿极点fpc=1/(2πC2RF)。

反馈补偿网络设计的步骤如下:

1)将穿越频率设定为右半平面零点频率的l/4处,即fc=1/4frz=3kHz。

2)设定补偿零点fzc=1/3fc=l kHz,补偿极点fpc=3fc=9kHz,满足fc/fzc=fpc/ fc。

3)通过计算可得C1=lOnF,C2=100nF,RF=1.5kΩ。由于反馈补偿网络影响开环传递函数的特性,通过上式得到的补偿网络可能并不满足设定的穿越频率,因此可以借助Matlab提供的伯德图分析工具配置参数,直到达到所需要的控制性能,图3中的曲线2为较理想的补偿曲线。

补偿零点的设计要考虑低频三相整流谐波(1 50Hz),补偿极点的设计考虑右半平面零点频率,并且要综合考虑相位裕量和稳定带宽的关系,最终调节的参数如下:

另外,当负载RL较小,初级电感Lp较大时,右半平面零点频率可能较低,这样就会造成反馈稳定的频带较窄,同时可能达不到所要求的幅值裕度Gm≤一10dB。为此,引入

由Rx、Cx构成的辅助补偿网络,与内部等效电阻RB构成辅助零极点补偿,进一步抵消右半平面零点频率的影响,使得反馈回路在满足幅值裕度和相位裕度的前提下,能获得较大的环路增益。

辅助补偿的零点fzx=l/(2πCxRx),辅助补偿的极点fpx=1/(2πCxRB)。其中,f px一般设计在frz附近,fzx=3fpx。辅助补偿网络的幅频和相位曲线如图3中曲线4所示。

反馈网络补偿后总开环传递函数T(s)的幅频和相频特性曲线如图3中曲线3所示。由于三相整流电路产生的直流输入具有三相交流输入的3次谐波(150Hz),因此需要开关电源在低频处有很好的频率响应特性,通过调节RD的值得到较大的增益|T|;通过设计反馈补偿网络,使得开环传递函数T(s)在穿越频率fc处的斜率为一20dB/10倍频程,并且具有91°的相位裕度(如图3所示)。因此,设计的反馈补偿网络是成功的,开关电源能够稳定工作并且具有很好的动态响应特性。

4 实验分析

为测试所设计的开关电源的稳定性和动态响应性能,设计如下的实验:将负载由半载到满载突变和满载到半载突变(包括5V反馈负载突变),观察5V的输出波形,实验波形如图4所示。

图4中上方所示为当负载突变时5V输出波形图(每格50mV),下方为上方波形的区间放大。5V输出电压为4.99V(电压值通过配置电压采样网络R1和R2得到),满载时纹波40mV,半载时纹波14mV。当负载由半载到满载突变(5V由空载到满载),5V电压下降大约20mV时反馈系统开始响应,并迅速调整输出电压值,在O.5ms的时间内达到新的平衡;当负载由满载到半载突变时,5V电压也仅有大约20mV的波动。由此可见,反馈系统具有良好的稳定性和动态响应特性。

5 结束语

反馈环节的设计是开关电源设计的关键也是设计的难点。本文在分析电流模式反激式开关电源控制框图的基础上得到了各个环节的传递函数,从而为反馈补偿网络的设计奠定了理论基础,再结合Matlab提供的伯德图分析工具,得到了优化的反馈补偿网络电路参数,

很好的解决了棘手的反激式开关电源反馈稳定性和动态响应性问题。

多路输出开关电源设计

多路输出开关电源设计 安森美半导体公司的NCP1252是一款电流模式PWM控制器,它使用内部固定的定时器,可以不依赖于辅助电压来检测输出过载。文章介绍了基于NCP1252芯片的多路输出开关电源设计,分析了开关电源的工作原理,给出了设计步骤。该开关电源可提供软起动、短路保护、过流保护等功能,并将该电源成功用于某型雷达收发机,验证了分析、设计的有效性。 标签:NCP1252芯片;多路输出;开关电源 Abstract:The ON Semiconductor’s NCP1252 is a current-mode PWM controller that uses internally fixed timers to detect output overload without relying on auxiliary voltages. This paper introduces the design of multi-output switching power supply based on NCP1252 chip,analyzes the working principle of switch power supply,and gives the design steps. The switching power supply can provide soft start,short circuit protection,over-current protection and so on. The power supply has been successfully used in a certain type of radar transceiver,which verifies the effectiveness of the analysis and design. Keywords:NCP1252 chip;multiplex output;switching power supply 引言 电源如同人的心脏,为各种电子设备提供电能,性能优劣直接影响到整个电子系统的稳定性。目前常用的直流稳压电源根据调整管的工作状态分为线性电源和开关电源两大类,线性电源应用较早,电路简单,元器件少,但随着输出功率的增加,工频变压器的体积不断增大,而且,其效率低、散热难;开关电源的功率器件工作在高频开关状态,自身功耗小,转化效率高,此外开关电源还具有体积小、重量轻、稳压范围宽等优点,其不足之处就是电路复杂,对变压器要求很高。由于开关电源优越的性能,势必将得到越来越广泛的应用。 本文围绕NCP1252芯片设计了一种多路输出开关电源,并应用在某型号导航雷达的收发机内,效率高,稳定性好。 1 NCP1252内部结构与功能特点 NCP1252是一款应用于正激和反激式的电流模式PWM控制器,适合于计算机ATX电源、交流适配器及其它任何要求低待机能耗的应用。它集成固定的定时器,可在不依赖辅助电源时检测输出过载;具有跳周期模式,能够空载工作。此外还可调节开关频率,增强设计的灵活性;带有闩锁过流保护功能,能够承受暂时的过载。其它特性包括可调节软启动时长、内部斜坡补偿、自恢复输入欠压检测等。

开关电源反馈设计

第六章 开关电源反馈设计 除了磁元件设计以外,反馈网络设计也是开关电源了解最少、且非常麻烦的工作。它涉及到模拟电子技术、控制理论、测量和计算技术等相关问题。 开关电源环路设计的目标是要在输入电压和负载变动范围内,达到要求的输出(电压或电流)精度,同时在任何情况下应稳定工作。当负载或输入电压突变时,快速响应和较小的过冲。同时能够抑制低频脉动分量和开关纹波等等。 为了较好地了解反馈设计方法,首先复习模拟电路中频率特性、负反馈和运算放大器基本知识,然后以正激变换器为例,讨论反馈补偿设计基本方法。并介绍如何通过使用惠普网络分析仪HP3562A 测试开环响应,再根据测试特性设计校正网络和验证设计结果。最后对仿真作相应介绍。 6.1 频率响应 在电子电路中,不可避免存在电抗(电感和电容)元件,对于不同的频率,它们的阻抗随着频率变化而变化。经过它们的电信号不仅发生幅值的变化,而且还发生相位改变。我们把电路对不同频率正弦信号的输出与输入关系称为频率响应。 6.1.1 频率响应基本概念 电路的输出与输入比称为传递函数或增益。传递函数与频率的关系-即频率响应可以用下式表示 )()(f f G G ?∠= 其中G (f )表示为传递函数的模(幅值)与频率的关系,称为幅频响应;而∠?(f )表示输出信号与输入信号的相位差与频率的关系,称为相频响应。 典型的对数幅频响应如图6.1所示,图6.1(a)为幅频特性,它是画在以对数频率f 为横坐标的单对数坐标上,纵轴增益用20log G (f )表示。图6.1(b)为相频特性,同样以对数频率f 为横坐标的单对数坐标上,纵轴表示相角?。两者一起称为波特图。 在幅频特性上,有一个增益基本不变的频率区间,而当频率高于某一频率或低于某一频率,增益都会下降。当高频增高时,当达到增益比恒定部分低3dB 时的频率我们称为上限频率,或上限截止频率f H ,大于截止频率的区域称为高频区;在低频降低时,当达到增益比恒定部分低3dB 时的频率我们称为下限频率,或下限截止频率f L ,低于下限截止频率的区域称为低频区;在高 频截止频率与低频截止频率之间称为中频区。在这个区域内增益基本不变。同时定义 L H f f BW -= (6-1) 为系统的带宽。 6.1.2 基本电路的频率响应 1. 高频响应 在高频区,影响系统(电路)的高频响应的电路如图6.2所示。以图6.2a 为例,输出电压与输入电压之比随频率增高而下降,同时相位随之滞后。利用复变量s 得到 R s C sC R sC s U s U s G i o +=+== 11 /1/1)()()( (6-2) 对于实际频率,s =j ω=j 2πf ,并令 BW f H 103 103 (b) 图6.1 波特图

开关电源闭环反馈响应及测试

开关电源闭环反馈响应及测试 开关电源依靠反馈控制环路来保证在不同的负载情况下得到所需的电压和电流。反馈控制环路的设计影响到许多因素,包括电压调整、稳定性和瞬态响应。当某个反馈控制环路在某个频率的环路增益为单位增益或更高且总的相位延迟等于360 时,反馈控制环路将会产生振荡。稳定性通常用下面两个参数来衡量: 相位裕量:当环路增益为单位增益时实际相位延迟与360 间的差值,以度为单位表示。 增益裕量:当总相位延迟为360 时,增益低于单位增益的量,以分贝为单位表示。 对多数闭环反馈控制系统,当环路增益大于0dB时,相位裕量都大于45 (小于315 )。当环路相位延迟达到360 时,增益裕量为-20dB或更低。 如果这些条件得到满足,控制环将具有接近最优的响应;它将是无条件稳定的,即不会阻尼过小也不会阻尼过大。通过测量在远远超出控制环通常操作带宽的情况下控制环的频率响应,可以保证能够反映出所有可能的情况。 一个单输出开关电源的控制环增益和相位响应曲线。测量是利用一个GP102增益相位分析仪(一种独立的用来评价控制环增益和相位裕量的仪器)进行的,然后输入到电子表软件中。 在这一例子中,从0dB增益交点到360 测量得到的相位裕量为82 (360 到 278 )。从0dB增益交点到相位达到360 的增益裕量为-35dB。把这些增益和相位裕量值与-20dB增益裕量和60 相位裕量的目标值相比较,可以肯定被测试电源的瞬态响应和调节是过阻尼的,也是不可接受的。 0dB交点对应的频率为160Hz,这导致控制环的响应太慢。理想情况下,在1或2KHz处保持正的环增益是比较合适的,考虑到非常保守的增益和相位裕量,不必接近不稳定区即可改善控制环的动态特性。当然需要对误差放大器补偿器件进行一些小的改动。进行修改后,可以对控制环重新进行测试以保证其无条件稳定性。通常可利用频率响应分析仪(FRA)或增益-相位分析仪进行这种测量。这些仪器采用了离散傅里叶变换(DFT)技术,因为被测信号经常很小且被掩盖在噪声和电源开关台阶所产生的失真中。DFT用来从中提取出感兴趣的信号。 测试信号注入 为进行测量,FRA向控制环中注入一个已知频率的误差信号扰动。利用两个FRA通道来判断扰动要多长时间才能从误差放大器输入到达电源输出。 扰动信号应该在控制环反馈信号被限制在单条路径的地方注入,并且来自低阻抗的驱动源。连接到电源输出或误差放大器输出的反馈路径是注入扰动信号的好地方。 通过信号发生器通过一个隔离变压器连接到测试电路,以保证FRA信号发生器和被测试电路间的电气隔离。注入方法将扰动信号注入到误差放大器的输入。对于电源输出电压在FRA最大输入电压限制以内的情况,这一方法是合适的。 如果被测量电源的输出电压比FRA最大输入电压还要高,那么第一种注入方法就不适用了。扰动信号被注入到误差放大器的输出,此处的控制环对地电压比较低。如果电源电压超过FRA输入范围则应采用这种注入方法。

多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则 引言 对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由+5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了。目前主要由下述诸多电压组合而成:+3.3V,+5V,±15V,±12V,-5 V,±9V,+18V,+24V、+27V、±60V、+135V、+300V、-200V、+600V、+1800V、+3000V、+5000V(包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源)等。不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力(输出电流),电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等。 2多路输出电源 对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。

从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。对Vaux1、Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面: 1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np3 2)辅助电路的负载情况。 3)主电路的负载情况。 注:如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。 在以上3点中,作为一个具体的开关电源变换器,主变压器匝比已经设定,所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。在开关电源产品中,有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性,即就是交叉负载调整率。为了更好地讲述这一问题,先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。 2.1电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤 1)测试仪表及设备连接如图2所示。

开关电源多路输出技术

开关电源多路输出技术控制方法综述 技术分类:电源技术 | 2009-07-20 华南理工大学文露谢运祥 0 引言 多路输出技术中一个重要性能指标就是负载交叉调整率的问题,我们通常采用变压器副边多个绕组的方法来实现多路输出。但是这种方法一般只采样一路主输出进行反馈调节控制,因此交叉调整性能较差。改善多路输出开关电源交叉调整率的方法可分为无源和有源两类。本文首先介绍了几种传统的多路输出技术,并对其进行了简单的分析和总结。重点介绍了两种新的多路输出技术:恒流源实现多路输出和PWM—PD多路输出技术。结合典型拓扑探讨了PWM—PD技术的应用前景。 l 传统的多路输出方法 1)无源调节 无源调节通过在次级增加一些简单的无源器件可以使负载交叉调整率得到一定的改善。无源调节包括耦合电感调节控制和加权电压反馈调节控制两种,如图1所示。前者通过将输出电感L1、L2绕在同一磁芯上,相当于增大了滤波电感,使辅输出稳压,从而使负载交错性能得到一定改善。加权电压反馈调节同时检测反馈几路输出电压加权和到控制电路中,通过合理设计各路输出反馈电压的加权因子,调整各路输出电压。这两种方法都存在调节误差。但它们实现起来比较简单,不增加电路的复杂性,适用于对输出电压精度要求较低的场合。

2)有源调节 有源调节也可称为次级后置装置调节,即通过在变压器副边加入一级有源调节装置对次级整流电路进行调整来实现对辅输出电压的调整。以正激电路为例,图2给出了五种不同类型的次级后置装置调节方式,他们具有各自的优缺点。表l给出了不同类型调节方式在电路结构、效率、性价比、调整率以及应用场合等方面的特性比较。

2 新颖的多路输出技术 1)恒流源实现多路输出技术 传统的多路输出技术存在交叉调整率较差或者电路过于复杂等问题,恒流源多路输出技术通过对几个控制开关的简单控制可很好的实现对不同负载的供电。 (1)工作原理 图3给出了恒流源实现多路输出的基本工作原理。如图所示,多个平行负载分别通过一个输出控制开关接在恒流源的后级,采用分时复用(TM)的方法,每个输出开关在一个开关周期内只有一段间隔时间与电流源连接,通过控制开关的开通和关断时间可以控制每路输出电容上的电压值,实现多路输出电压。该恒流源可以用平均电流控制型Buck,Buck—Boost,SEPIC,反激等单电感PWM DC—DC 变换器来实现,如果输入输出需要电气隔离则可用正激变换器拓扑。根据不同的电路拓扑,电路可工作在断续(DCM)模式,也可工作在连续 (CCM)模式,还能实现输出的双极性。

基于UC3843的反激式开关电源反馈电路的设计

2006年9月25日第23卷第5期 通信电源技术 Telecom Power Technologies Sep.25,2006,Vol.23No.5 收稿日期:2006204205 作者简介:陈小敏(19822),男,湖北荆门人,硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动。 文章编号:100923664(2006)0520038202设计应用 基于UC 3843的反激式开关电源反馈电路的设计 陈小敏,黄声华,万山明 (华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉430074) 摘要:介绍了UC 3843的工作特点,利用UC 3843设计了反激式开关稳压电源,分析了新型反馈电路的工作过程及优点,与传统方法相比,此方法使电源的动态响应更快,调试更简单。最后提出了反馈电路详细的设计方法,仿真结果证明了设计的可行性。 关键词:UC 3843;开关电源;反馈电路中图分类号:TN 86 文献标识码:A The Design of Feedback Circuit of t he Flyback Switching Mode Power Supply Based on UC 3843 CH EN Xiao 2min ,HUAN G Sheng 2hua ,WAN Shan 2ming (Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074,China ) Abstract :This paper introduces the characteristic of the UC 3843,designs a flyback switching mode voltage 2stabilized source circuit by using the UC 3843,analyzes the operation course and advantages of a novel feedback https://www.doczj.com/doc/a17954035.html,paring to the traditional method ,this method makes faster dynamic response to the power ,and it is more convenient to debug.In the end of the article ,it presents the detailed design method ,the simulation result proves the feasibility of the design. Key words :UC 3843;switching mode power supply ;feedback circuit 0 引 言 UC 3843是高性能固定频率电流模式控制器,专 为低压应用而设计,广泛用于100W 以下的反激式开关电源中。目前大多数开关电源都采用离线式结构,一般从辅助供电绕组回路中通过电阻分压取样,该反馈方式的电路简单,但由于反馈不能直接从输出电压取样,没有隔离,抗干扰能力也差,所以输出电压中仍有2%的纹波,对于负载变化大和输出电压变化大的情况下响应慢,不适合精度要求较高或负载变化范围较宽的场合[1],为了解决这些问题,可以采用可调式精密并联稳压器TL 431配合光耦构成反馈回路。 1 UC 3843简介[2] UC 3843芯片内部具有可微调的振荡器(能进行 精确的占空比控制)、温度补偿的参考、高增益误差放大器,电流取样比较器。其低启动电流,带滞后的欠压锁定,工作频率可达500k Hz ,大电流的图腾柱式输出,是驱动功率MOSFET 的理想器件。UC 3843芯片内部简化方框图如图1所示。 2 应用电路分析 以UC 3843为核心的单端反激式开关稳压电源应 用电路如图2所示。 图1 UC 3843 简化方框图 图2 UC 3843应用电路 如图2所示,采用TL 431配合光耦PC 817A 作为参考、隔离、取样,电路中将UC 3843内部的误差放大器反向输入端2脚直接接地,PC 817A 的三极管集电极直接接在误差放大器的输出端1脚,跳过芯片内部的误差放大器,直接用1脚做反馈,然后与电流检测输入的第3脚进行比较,通过锁存脉宽调制器输出PWM 驱动信号。当输出电压升高时,经电阻R up ,R low 分压后输入到TL 431的参考端的电压也升高,此时流 ? 83?

环路相位-开关电源稳定性设计

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

一种多路输出开关电源控制器

一种多路输出开关电源控制器 [日期:2006-11-17] 来源:电源技术应用作者:瑞士商升特股份有限公司上海代表处周琛[字体:大中小] O 引言 SC2463是一个高性能多输出降压转换控制器。它可以被配置用在不同的电源管理应用中,比如有多路输出电压需求的ADSL电源,需要正负电压的混合信号电源,电脑调制解调器电源,基站电源,通用的多路输出电压的电源系统。 l 描述 SC2463提供了4.5V至30V的宽输入电压范围,两个可设置达700 kHz开关频率的开关转换器,能提供高达15A输出电流及低至0.5V输出电压。它还提供了两个正输出电压线性调节器。芯片TSS0P一28小封装极大地减小了线路板面积。 SC2463两个异相降压开关转换器可以减小输入电流纹波,允许使用更少的输入电容。高达700kHz的开关频率可以减少输出电压纹波并且降低噪音,同时还可以减小输出电感和电容的尺寸。其它的特性还包括软启动,电源正常指示和频率同步。如图l所示,电源VIN,PVCC和AVCC都给SC2463供电。其中AVCC为芯片内部振荡器、开关、低差压稳压器和电源正常电路提供偏置电压。PVCC用来驱动低端场效应管。当VIN高于14V时,需串联一个1100kΩ的电阻或一个外部PNP晶体管作为线性调节器,给AVC C和PVCC提供偏置电压。SC2463利用一个内部电流源和一个连在ILIM和AGND之间的外部电阻来调节通过场效应管的电流限流值。

如图2所示,SC2463启动时由一个5μA电流源给软启动管脚SS充电。当管脚SS电压达到O.5 V时,第一个开关转换器开始启动,误差放大器的参考电压随软启动信号开始上升。当管脚ss电压达到3 V时.将立刻被下拉到大约0 7V,此时第二个开关转换器开始按照第一开关转换器的形式进行软启动。当管脚SS电压第二次到达3V时,便会被第二次下拉至大约O.7V,此时两个正向LD0被启动。正向LDO的参考电压随管脚SS电压开始上升。管脚SS将会上拉至电源电压AVCC。此时间由管脚SS上的软启动电容值(C5)来控制。如果管脚SS被外部信号下拉至0.5 V以下,SC2463则不能工作。电源正常信号输出(POK)用来监测开关转换器中误差放大器的反馈电压(FB),如果这电压高于0.55V或低于O.45V,管脚POK便会被拉低,并且保持低态直到启动 结束。低端栅极驱动器由PVCC供电并提供1A的峰值电流。高端栅极驱动也能提供1A峰值电流。

最详细的开关电源反馈回路设计

最详细的开关电源反馈回 路设计 Prepared on 22 November 2020

开关电源反馈回路设计 开关电源反馈回路主要由光耦(如PC817)、电压精密可调并联稳压器(如TL431)等器件组成。要研究如何设计反馈回路,首先先要了解这两个最主要元器件的基本参数。 1、光耦 PC817的基本参数如下表: 2、可调并联稳压器 由TL431的等效电路图可以看到,Uref是一个内部的基准源,接在运放的反相输入端。由运放的特性可知,只有当REF端(同相端)的电压非常接近Uref()时,三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过,而且随着REF端电压的微小变化,通过三极管VT的电流将从1到100mA变化。当然,该图绝不是TL431的实际内部结构,所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时,这个模块图对开启思路,理解电路都是很有帮助的。 前面提到TL431的内部含有一个的基准电压,所以当在REF端引入输出反馈时,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压。如图2所示的电路,当R1和R2的阻值确定时,两者对Vo的分压引入反馈,若Vo增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加,从而又导致Vo下降。显见,这个深度的负反馈电路必然在Uref等于基准电压处稳定,此时Vo=(1+R1/R2)Vref。 图2 选择不同的R1和R2的值可以得到从到36V范围内的任意电压输出,特别地,当R1=R2时,Vo=5V。需要注意的是,在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于1mA。 了解了TL431和PC817的基本参数后,来看实际电路: 图3 反馈回路主要关注R6、R8、R13、R14、C8这几个器件的取值。 首先来看R13。R13、R14是TL431的分压电阻,首先应先确定R13的值,再根据Vo=(1+R14/R13)Vref公式来计算R14的值。 1.确定R13.、R14取值

多路输出开关电源

课程设计说明书 程设计名称:电子技术课程设计 题目:多路输出开关电源 学生姓名: 专业: 学号: 指导教师: 日期:2010年 7 月 2 日 成绩

多路开关输出电源 摘要:在我们的身边,经常接触到很多关于电子线路的设备。在电子电路及设备中,一般都需要稳定的直流电源供电。所以直流稳压电源是电子系统中经常应用到的。本设计将通过多路输出直流稳压电源是设计说明稳压电路的工作原理和稳压的电源的指标及其测试方式。在电子线路设计中通常都需要电压稳定的直流电源供电,其往往采用交流电源经过转换得到的,其性能的好坏直接影响整个电子设备,一般电源主要由电源变压器, 整流电路,滤波电路和稳压电路四部分组成。一般地,开关电源大致由输入电路、变换器、控制电路、输出电路四个主体组成。 关键词:直流稳压电源, 电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路。 Abstract:Around us, often exposed to a lot of equipment on the electronic circuit. Electronic circuits and devices, generally requires a stable DC power supply. Therefore, DC power supply is often applied to the electronic system's. This design will be through a multi-output DC power supply regulator circuit is designed to explain the principle and regulator of the power indicator and test methods. In the design of electronic circuits requiring voltage stability is usually DC power supply, which often use AC power through transform be of, the direct impact of their affect all electronic equipment, general power main You power transformer, rectifier, analog filter and regulator circuit composed of four parts. Keywords:DC regulated power supply,power transform,rectifying circuit,filter circuit,voltage stabilizing circuit.

开关电源设计重难点问答剖析

开关电源设计重难点问答剖析 如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数? 很多未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理,比如担心开关电源的EMI问题、PCB layout问题、元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了,使用开关电源设计还是非常方便的。 一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分,有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去,这样使用就更简单了,也简化了PCB设计,但是设计的灵活性就减少了一些。 开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统,所以一般都会有一个反馈输出电压的采样电路以及反馈环的控制电路。因此这部分的设计在于保证精确的采样电路,还有来控制反馈深度,因为如果反馈环响应过慢的话,对瞬态响应能力是会有很大影响。 输出部分设计包含了输出电容,输出电感以及MOSFET等等,这些器件的选择基本上就是要满足性能和成本的平衡,比如高的开关频率就可以使用小的电感值(意味着小的封装和便宜的成本),但是高的开关频率会增加干扰和对MOSFET的开关损耗,从而效率降低。低的开关频率带来的结果则是相反的。 对于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数选择也是非常关键的,小的ESR可以减小输出纹波,但是电容成本会增加,好的电容会贵嘛。开关电源控制器驱动能力也要注意,过多的MOSFET是不能被良好驱动的。 一般来说,开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和使用方案供工程师借鉴的。 如何调试开关电源电路? (1)电源电路的输出通过低阻值大功率电阻接到板内,这样在不焊电阻的情况下可以先做到电源电路的先调试,避开后面电路的影响。 (2)一般来说开关控制器是闭环系统,如果输出恶化的情况超过了闭环可以控制的范围,开关电源就会工作不正常,所以这种情况就需要认真检查反馈和采样电路。特别是如果采

最详细的开关电源反馈回路设计说课讲解

最详细的开关电源反馈回路设计

开关电源反馈回路设计 开关电源反馈回路主要由光耦(如PC817)、电压精密可调并联稳压器(如TL431)等器件组成。要研究如何设计反馈回路,首先先要了解这两个最主要元器件的基本参数。 1、光耦 PC817的基本参数如下表:

2、可调并联稳压器 由TL431的等效电路图可以看到,Uref是一个内部的2.5V 基准源,接在运放的反相输入端。由运放的特性可知,只有当REF 端(同相端)的电压非常

接近Uref(2.5V)时,三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过,而且随着REF 端电压的微小变化,通过三极管VT的电流将从1 到100mA 变化。当然,该图绝不是TL431 的实际内部结构,所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431 的电路时,这个模块图对开启思路,理解电路都是很有帮助的。 前面提到TL431 的内部含有一个2.5V 的基准电压,所以当在REF 端引入输出反馈时,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压。如图2 所示的电路,当R1 和R2 的阻值确定时,两者对Vo 的分压引入反馈,若Vo 增大,反馈量增大,TL431 的分流也就增加,从而又导致Vo 下降。显见,这个深度的负反馈电路必然在Uref等于基准电压处稳定,此时 Vo=(1+R1/R2)Vref。 图2 选择不同的R1 和R2 的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出,特别地,当R1=R2 时,Vo=5V。需要注意的是,在选择电阻时必须保证 TL431 工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于1 mA。

开关电源环路设计过程

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,

多路输出开关电源的设计及应用原则

多路输出开关电源的设计及应用原则 王其岗,李莹 (华天微电子有限责任公司,甘肃天水741000) 摘要:比较了诸多国内外多路输出电源的设计思想,提出并总结了现今多路输出电源的设计原则。 关键词:开关电源;多路输出;设计原则 1引言 对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由+5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了。目前主要由下述诸多电压组合而成:+3.3V,+5V,±15V,±12V,-5V,±9V,+18V,+24V、+27V、±60V、+135V、+300V、-200V、+600V、+1800V、+3000V、+5000V(包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源)等。不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力(输出电流),电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等。 2多路输出电源 对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。 从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。对Vaux1,Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面: 1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np3 2)辅助电路的负载情况。 3)主电路的负载情况。 注:如果以上3点设定后,输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。

原边反馈开关电源设计

原边反馈电源方案的设计 原边反馈(PSR)的AC/DC控制技术是最近10年间发展起来的新型AC/DC控制技术,与传统的副边反馈的光耦加431的结构相比,其最大的优势在于省去了这两个芯片以及与之配合工作的一组元器件,这样就节省了系统板上的空间,降低了成本并且提高了系统的可靠性。在手机充电器等成本压力较大的市场,以及LED驱动等对体积要求很高的市场具有广阔的应用前景。 在省去了这些元器件之后,为了实现高精度的恒流/恒压(CC/CV)特性,必然要采用新的技术来监控负载、电源和温度的实时变化以及元器件的同批次容差,这就涉及到初级(原边)调节技术、变压器容差补偿、线缆补偿和EMI优化技术。 初级调节的原理是通过精确采样辅助绕组(NAUX)的电压变化来检测负载变化的信息。当控制器将MOS管打开时,变压器初级绕组电流ip从0线性上升到ipeak,公式为 。此时能量存储在初级绕组中,当控制器将MOS管关断后,能量通过变压器传递到次级绕组,并经过整流滤波送到输出端VO。在此期间,输出电压 VO 和二极管的正向电压 VF 被反射到辅助绕组 NAUX,辅助绕组 NAUX 上的电压在去磁开始时刻可由公式 表示,其中VF是输出整流二极管的正向导通压降,在去磁结束时刻 可由公式表示,由此可知,在去磁结束时间点,次级绕组输出电压与辅助绕组具有线性关系,只要采样此点的辅助绕组的电压,并形成由精确参考电压箝位的误差放大器的环路反馈,就可以稳定输出电压VO。这时的输出电流IO由公式表示,其中VCS是CS脚上的电压,其他参数意义如图1所示。这是恒压(CV)模式的工作原理。

图1 原边控制应用框图及主要节点波形图。 当负载电流超过电流极限时,负载电流会被箝位在极限电流值,此时系统就进入恒 流(CC)模式,这里对IO的公式需要加一个限定条件即,即去磁时间与开关周期的比例保持一个常数,这样在CC模式下的输出电流公式变成了 ,其中C1是一个小于0.5的常数,VCSLMT是CS引脚限压极限值。 在使得去磁时间与开关周期的比例保持一个常数后,输出的电压和电流就都与变压器的电感值无关了,因此在实用层面上降低了应用方案对同批次电感感值一致性的要求,从而降低了大规模生产加工的成本。 与此同时,原边反馈系统还会面临线缆压降的问题。因为系统不是直接采样输出端(次级绕组整流后)的电压,而是通过采样辅助绕组的去磁结束点的电压来控制环路反馈的,因此,当输出线较长或者线径较细时,在负载线上会存在较大的内阻(例如在充电器方案中)。在负载电流变化较大的情况下,输出线的末端电压也会有较大变化。在CV模式下,这种变化在某些场合是不能接受的,因此,原边反馈驱动芯片还应该提供对线缆压降补偿的功能,这个功能通常是通过在INV脚上拉一个小电流来实现的。通过预估补偿值来调节连接在INV 脚上的分压电阻的总阻值(分压比例不变),从而补偿不同负载线型和负载大小带来的线缆压降,以维持CV曲线的水平性(如图2 中的CV曲线)。 图2 原边反馈AC-DC控制器的工作模式示意图。

开关电源反馈电路

电流型开关电源中电压反馈电路的设计 2007-11-29 09:35:15| 分类:电源| 标签:|字号大中小订阅 尚修香侯振义空军工程大学电讯工程学院 在传统的电压型控制中,只有一个环路,动态性能差。当输入电压有扰动时,通过电压环反馈引起占空比的改变速度比较慢。因此,在要求输出电压的瞬态误差较小的场合,电压型控制模式是不理想的。为了解决这个问题,可以采用电流型控制模式。电流型控制既保留了电压型控制的输出电压反馈,又增加了电感电流反馈,而且这个电流反馈就作为PWM控制变换器的斜坡函数,从而不再需要锯齿波发生器,使系统的性能具有明显的优越性。电流型控制方法的特点如下: 1、系统具有快速的输入、输出动态响应和高度的稳定性; 2、很高的输出电压精度; 3、具有内在对功率开关电流的控制能力; 4、良好的并联运行能力。 由于反馈电感电流的变化率直接跟随输入电压和输出电压的变化而变化。电压反馈回路中,误差放大器的输出作为电流给定信号,与反馈的电感电流比较,直接控制功率开关通断的占空比,所以电压反馈是电流型电源设计中很重要的问题。本文介绍使用电流型控制芯片uc3842时,电压反馈电路的设计。 一、uc3842简介 图1为UC3842PWM控制器的内部结构框图。其内部基准电路产生+5V基准电压作为UC3842内部电源,经衰减得2.5V电压作为误差放大器基准,并可作为电路输出5V/50mA的电源。振荡器产生方波振荡,振荡频率取决于外接定时元件,接在4脚与8脚之间的电阻R与接在4脚与地之间的电容C共同决定了振荡器的振荡频率,f=1.8/RC。反馈电压由2脚接误差放大器反相端。1脚外接RC网络以改变误差放大器的闭环增益和频率特性,6脚输出驱动开关管的方波为图腾柱输出。3脚为电流检测端,用于检测开关管的电流,当3脚电压≥1V时,UC3842就关闭输出脉冲,保护开关管不至于过流损坏。UC3842PWM 控制器设有欠压锁定电路,其开启阈值为16V,关闭阈值为10V。正因如此,可有效地防止电路在阈值电压附近工作时的振荡。 图1UC3842的内部结构框图如下: UC3842具有以下特点: 1、管脚数量少,外围电路简单,价格低廉; 2、电压调整率很好; 3、负载调整率明显改善; 4、频响特性好,稳定幅度大; 5、具有过流限制、过压保护和欠压锁定功能。 UC3842具有良好的线性调整率,因为输入电压Vi 的变化立即反应为电感电流的变化,它不经过任何误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度,再增加一级输出电压Vo至误差放大器的控制,能使线性调整率更好;可明显地改善负载调整率,因为误差放大器可专门用于控制由于负载变化造成的输出电压

多路输出开关电源的设计和应用

多路输出开关电源的设计及应用原则 1 引言 对现代电子系统,即便是最简单的由单片机和单一I/O接口电路所组成的电子系统来讲,其电源电压一般也要由+5V,±15V或±12V等多路组成,而对较复杂的电子系统来讲,实际用到的电源电压就更多了。目前主要由下述诸多电压组合而成:+3.3V,+5V,±15V,±12V,-5V,±9V,+18V,+24V、+27V、±60V、+135V、+300V、-200V、+600V、+1800V、+3000V、+5000V(包括一个系统中需求多个上述相同电压供电电源)等。不同的电子系统,不仅对上述各种电压组合有严格的要求,而且对这些电源电压的诸多电特性也有较严格的要求,如电压精度,电压的负载能力(输出电流),电压的纹波和噪声,起动延迟,上升时间,恢复时间,电压过冲,断电延迟时间,跨步负载响应,跨步线性响应,交叉调整率,交叉干扰等。 2 多路输出电源 对于电源应用者来讲,一般都希望其所选择的电源产品为“傻瓜型”的,即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值,无论系统的各路负载特性如何变化,而各路电源电压依然精确无误。仅就这一点来讲,目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。为了更进一步说明多路输出电源的特性,首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。 从图1可以看到,真正形成闭环控制的只有主电路Vp,其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。从控制理论可知,只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动,负载变动等),在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%),也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。对Vaux1,Vaux2而言,其精度主要依赖以下几个方面: 1)T1主变器的匝比,这里主要取决于Np1:Np2或Np1:Np3 2)辅助电路的负载情况。

相关主题
文本预览
相关文档 最新文档