相位补偿技术在线性电源中的应用[鼎阳硬件智库原创︱电源

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1、鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0145相位补偿技术在线性电源中的应用[鼎阳硬件智库原创︱电源]文档编号：HWTT0145鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0145相位补偿技术在线性电源中的应用[鼎阳硬件智库原创︱电源]何庆松TCL多媒体AV所&研发中心鼎阳硬件设计与测试智库专家组成员进进按语我热切地期盼着何同乡的新文章，终于等到了这第三篇文章。张同乡的文章力透纸背，我本想说，他的文章如教科书一般的经典，但又觉得不妥，应该说，他的文章如经典的教科书——因为现在高校的有些教科书已经是不经典了。对于初级硬件工程师和大学里已经上完模

2、拟电路和自动控制原理的学生，这篇文章的经典是不言而喻的。欢迎阅读何同乡此前发表的文章：《差分线的长度匹配问题》，《动手测量电解电容器的阻抗频率特性》。（跳转到相应文章）有一天，我真诚又大胆地赞美一位身边的电源大师，大师淡淡地说，“我只是将那些书本上的理论实践了一下而已。”我们离不开的，其实还是那些大学里面的那些基本理论，只是当时没有学透，或者大都忘记了。我又想起严仰光老师讲最基础的boost电路所体现的的那个功底来！越基础，越重要！鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0145----------1引言在实际工作中，经常会遇到电路的自激问

3、题，本文结合线性电源的自激问题，介绍一种使用相位补偿技术的实用方法，达到消除自激的目的。2稳压电路本质上是放大器以常见的串联稳压电路为例，图1所示的典型电路在模拟电路的教科书中屡见不鲜，原理不再累述。图1典型的串联稳压电路如果用放大器的视角看待此电路，那么误差信号经过R3、R4的分压送入Q2的基极，然后从其集电极输出，这是一个共发射极放大器（反相的），后面的Q1只是跟随器，所以对误差信号来说，Q2、Q1组成鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0145了反相放大器；D1是基准电压，接在Q2的发射极，放大后从集电极输出，这是一个共基极放大器

4、（同相的），于是对于基准电压来说，Q1、Q2组成了一个同相放大器。因此，对图1的电路，我们可以理解成图2的形式，即一个使用运算放大器的稳压电源电路。图2理解成使用运放的电路如果把射极跟随器Q1合并到运放中去，再把电路的画法稍微改变一下，如图3所示，这是不是我们非常熟悉的负反馈放大器的基本形式呢？图3进一步改成放大器的画法鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0145显然，稳压电路最终可以理解成基准电压的放大器，并且采用了环路负反馈技术，即一个直流耦合的多级负反馈放大器。既然是多级环路负反馈，就完全有可能因为极点分布不合理而产生自激问题，因

5、此也可以使用负反馈放大器中的相位补偿技术去解决。3补偿的基本思路在负反馈放大器自激的频率点，一定是相移达到了-180°，且该点的增益≥1。如果使得该点的相移小于-180°，自然就可以破坏自激的条件，消去自激。与极点相反，零点能产生相位超前的作用。基于这一点，我们不妨在电路中引入新的零点，使得放大器滞后的相位得到恢复，从而消去自激。当然，引入零点的同时，也必然产生新的极点，必须让新的极点远离所引入的零点频率。下面将用两个案例来分别说明如何使用RC滞后及超前补偿的办法来达到消除自激的目的。4RC滞后补偿案例RC滞后补偿的基本电路如图4虚线框内所

6、示。其中U1、U2表示前后级电路，R1视为U1的内阻，R2和C1为滞后补偿电路元件。鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0145图4RC滞后补偿电路忽略前级U1的输出电容及U2的输入电阻与电容，R1与R2、C1产生了新的零点与极点，零点的频率是：1f（式1）z2RC21极点的频率是：1f（式2）p2(RR)C121该电路的运用条件是：C1＞＞Ci(后级输入电容及原前级输出电容之和)；R2＜＜(R1

7、

8、Ri)（Ri为后级输入电阻）。这样新的极点比原第一个极点的频率低，增加的零点频率比极点频率高，增加RC补偿电路后的电路典型的波特

9、图如图5所示意，可以看出校正后，零点Z1附近的相位得到了恢复，在增益将为0dB时，其相位仍然有余量（参看图5中的虚线L2）。当然不同的零极点分布，其波特图也会有所不同。鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0145注意图5中零点的频率略低于自激频率（参看图5中的虚线L1），这是我们在解决实际问题中常采取的方法。图5RC补偿的波特图图6是一实验用简易24V3A的直流稳压电源，当电路搭完进行测试时，发现输出端有大约800kHz的自激振荡波形。鼎阳硬件设计与测试智库文档编号：HWTT0145图6简易24V3A线性稳压电源图6中，误差放大器后面是

10、射级跟随器，输入阻抗比较大，适合采用RC补偿方式：在Q5的集电极对地接一RC回路，如图7所示。图7Q5集电极对地接RC校正元件让零点频率略低于800kHz，取R=220Ω，C=1