OB开关电源环路设计与计算.pdf

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1、开关电源环路设计与计算On-BrightElectronics(Shanghai)Co.LtdOn-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential1内容¢开关电源简介¢开关电源环路分析(以反激变换器为例)¢开关电源的环路补偿(以反激变换器为例)¢一个基于OB2263的12W电源环路设计实例¢讨论On-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential2开关电源简介¢用途：AC/DC，DC/DC，DC/AC(inverter)¢基本拓扑结构：¾非隔离型

2、：Buck，Boost，Buck-Boost……¾隔离型：Forward,Flyback,HalfBridge,FullBridge,Push-Pull¾整流型：全桥型整流全波型整流同步整流(SR)On-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential3开关电源简介¢调制方式¾PWM(pulsewidthmodulation)¾PFM(pulsefrequencymodulation)¾其它衍生调制方式¢控制模式¾电压模式¾电流模式¢开关电源系统可分为两大块¾负反馈回路(feedbackloop

3、)¾保护功能(OVP,OCP,OTP……)On-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential4开关电源系统基本组成部分(VoltageModePWMSystem)On-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential5开关电源环路分析和设计流程¢确定环路基本组成模块，辨认环路。¾EA(erroramplifier)¾Compensationnetwork¾PowerStage¾PWMStage¢画出环路的信号流程图,确定环路的小信号传输函数¢确定

4、环路的带宽,设计补偿网络¢根据实际应用，设计和调整外围参数On-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential6开关电源环路的小信号传函¢EA(例如TL431)及其补偿网络的传函¢PWMStage传函¢PowerStage传函(可参考[1])¾CCMsmallsignalmodel¾DCMsmallsignalmodel¢考虑斜率补偿后的Powerstage传函On-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential7Flyback系统控制流程图On

5、-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential8TL431及其等效模型On-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential9PowerStage小信号模型建立流程1.建立PowerStage中电感，电容等器件的时域微分方程组2.对方程组作状态空间平均化(statespaceaveraging)，也就是对一个开关周期内作平均3.微扰(perturbation)，即对方程组作小信号扰动4.对方程组作线形化(linearization)5.得到等效的

6、小信号模型On-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential10FlybackPWMStage小信号模型(CCM)sLDmΛ(1+RCs)(1−)Vo122v(s)gnRo(1−D)≈¢PowerStage传函:ΛnD'2LLCd(s)so11+s+s2'22'2nDRnDo22nR(1−D)w=o¢系统右半平面零点:rzLDmOn-BrightConfidentialtoTenpao1¢负载电容ESR零点:wz=RCo1On-Brightconfidential11右半平面零点(RHZ)的

7、直观理解¢RHZ在boost,buck-boost,flyback(占空比由输入输出电压和匝比决定)CCM中都存在,而DCM中没有RHZ。¢负载突然增加→输出电压下降→EA+PWM反应→占空比增大(WrongWay)→反激时间减小→输出电流减小(通过输出diode)→输出电压下降更多(临时)。此即典型RHZ响应特性。¢在DCM中，占空比增大导致输出电流增大，故不存在此RHZOn-BrightConfidentialtoTenpaoOn-Brightconfidential12PWMStage的小信号建模¢写出时域方程V()t()c()dt=

8、for0≤Vt≤VcpkVpk¢微扰和线性化⎧⎪())()vt=V+vt⎪ccc⎪)⎨d()t=D+d()t⎪)V+v)()t⎪()ccD+dt=⎪⎩Vpk¢直流方程组、交流小信