穩(wěn)定的反饋環(huán)路對(duì)開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)是非常重要的，如果沒(méi)有足夠的相位裕度和幅值裕度，電源的動(dòng)態(tài)性能就會(huì)很差或者出現(xiàn)輸出振蕩。

下面先介紹了控制環(huán)路分析里面必須用到的各種零，極點(diǎn)的幅頻和相頻特性;然后對(duì)常用的反饋調(diào)整器TL431的零，極點(diǎn)特性進(jìn)行分析;TOPSWITCH是市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的反激式電源的智能芯片，它的控制方式是比較復(fù)雜的電壓型控制，為了方便一般使用者，內(nèi)部集成了一部分補(bǔ)償功能，所以很多工程師不清晰它的整個(gè)環(huán)路，最后運(yùn)用上面的理論分析一個(gè)TOPSWITCH設(shè)計(jì)的電源，對(duì)它的環(huán)路的每一個(gè)部分進(jìn)行了解剖，可以使工程師更好地應(yīng)用TOPSWITCH及解決設(shè)計(jì)中遇到的環(huán)路問(wèn)題。

波特圖是分析開(kāi)關(guān)電源控制環(huán)路的一個(gè)有力工具，它可以使復(fù)雜的幅頻和相頻響應(yīng)的計(jì)算變成簡(jiǎn)單的加減法，特別是使用漸近線近似以后，只需要計(jì)算漸近線改變方向點(diǎn)的值。

增益按-20dB/10倍頻程下降, 相位近似按-45°/10倍頻程下降。極大相移為-90°

增益按20dB/10倍頻程上升,相位近似按45°/10倍頻程上升，極大總相移為90°

右半平面零點(diǎn)是反激和BOOST電路里面特有的現(xiàn)象。增益按20dB/10倍頻程上升，相位近似按-45°/10倍頻程下降，總相移為-90°,右半平面零點(diǎn)是幾乎無(wú)法補(bǔ)償?shù)?，做設(shè)計(jì)時(shí)盡量把其頻率提升或降低帶寬。

Q值是電路的品質(zhì)因數(shù)，過(guò)了諧振點(diǎn)后，增益按-40dB/10倍頻程下降, 相位依Q值的不同有不同的變化率，Q值越大，相位變化越劇烈，在諧振點(diǎn)相位是-90°, 極大總相移為-180°

Q值是電路的品質(zhì)因數(shù) ，R2是負(fù)載電阻，R1是電感的電阻，電容的ESR, 整流管內(nèi)阻，和代表磁心損耗和漏感損耗的合成電阻。大部分的AC/DC電源，由于損耗較高，一般Q值很難大于3. 當(dāng)Q值較低時(shí)(Q<<0.5)，雙極點(diǎn)響應(yīng)會(huì)退化為兩個(gè)單極點(diǎn)響應(yīng)，如上圖所示。

TL431用輸出供電時(shí)的零，極點(diǎn)特性

TL431是開(kāi)關(guān)電源次級(jí)反饋常用的基準(zhǔn)和誤差放大器件，其供電方式不同對(duì)它的傳遞函數(shù)有很大的影響，而以前的分析資料常常忽略這一點(diǎn)。下面分析常見(jiàn)的供電和輸出反饋接在一起時(shí)的傳遞函數(shù)。

從上面的公式可以看到，在輸出直接給431供電的情況下，零點(diǎn)的位置在

即使沒(méi)有R，只接一個(gè)C的情況下，零點(diǎn)還是存在，如果R1遠(yuǎn)大于R，零點(diǎn)的位置主要有反饋網(wǎng)絡(luò)的上分壓電阻決定。為了抑制輸出的開(kāi)關(guān)紋波，有時(shí)在后面加一個(gè)LC濾波，如下面TOP245Y電源的L2,C8，其諧振頻率一般大約為開(kāi)關(guān)頻率的 1/10-1/20 左右，這個(gè)頻率通常遠(yuǎn)大于反饋回路的帶寬，其影響可以忽略.

下面我們將用上面的基礎(chǔ)知識(shí)來(lái)分析一個(gè)典型的TOPSWITH電源的控制環(huán)路，這是一個(gè)寬范圍輸入，12V/2.5A輸出的一個(gè)反激電源，原理圖如下：

其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為K=(Kmod * Kpwr * Klc *Kfb)*Kea=K1*Kea

Kpwr是功率部分，Klc是輸出LC濾波部分，Kfb是反饋分壓部分，Kea是反饋補(bǔ)償部分和光耦部分，Kmod是調(diào)制器部分，在做補(bǔ)償設(shè)計(jì)以前，先計(jì)算出除Kea外各自部分的頻率特性，然后計(jì)算出K1= Kmod * Kpwr * Klc *Kfb的頻率特性，根據(jù)實(shí)際情況確定出需要的設(shè)計(jì)目標(biāo) Kea , 然后通過(guò)設(shè)計(jì)TL431的相應(yīng)補(bǔ)償來(lái)完成Kea的要求。

結(jié)合上面的原理圖我們來(lái)計(jì)算在115VAC輸入時(shí)各個(gè)部分的數(shù)值。

已知數(shù)值：Vin=135V, Vout=12V, C6,C7 ESR=50m?, 負(fù)載R=4.8?， η=81%

由[2]可知：Np=58T, Ns=6T, Lp=827uH, Vor=120V,Vds=5.2V

fz2是右半平面零點(diǎn)的頻率，此頻率隨負(fù)載R，電感Ls,和占空比D而變化，在此設(shè)計(jì)中頻率是48k,高壓時(shí)頻率更高，AC/DC反激的帶寬通常只有幾k,遠(yuǎn)小于此頻率的1/4,不會(huì)對(duì)控制帶寬設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。