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资深工程师
摘要:本文首先对反馈控制电路的相关概念及原理作以介绍,然后针对本文设计的直流开关电源中的反馈控制电路具体设计过程进行了详细分析。为实现小功率、高效率的设计思想,采用光耦817 和三端分流稳压管TL431 结合的PWM型电流调节方式进行设计。理论分析和实验结果表明:该设计方案设计出的系统具有较好的稳定性和可靠性,从而进一步验证了设计方案的合理性和有效性。
引言
目前,在各种电子设备和现代通信设备中,为了在各种不同工作条件下满足某些要求或实现规定的一些技术指标,反馈控制电路已经被广泛应用。作为电子设备和系统中的一种自动调节电路,反馈控制电路主要作用就是当电子系统受到某种扰动情况下,系统能通过自身反馈控制电路的调节作用,对系统某些参数加以修正,从而使系统各项指标仍然达到预定精度。反馈控制电路通常由比较器、控制信号发生器、可控器件和反馈网络四部分组成一个负反馈闭合环路,如图1 所示。
使用特权
本着小型化、小功率和高效率的设计思想,本文设计的反馈控制电路对应的直流开关电源主要技术要求如下:
输入交流电压:VACMIN=85V;VACMAX=265V;输入电压频率:fL=50Hz;输出电压:VO=36V;输出功率:PO=72W;电源效率:η=80%;损耗因子Z:Z=0.6(Z 表示次级损耗与总损耗之比)。
对应的直流开关电源组成如图2 所示。
假设流经桥分压器的电流为250uA,由于TL431 的参考电压为2.5V,则:
又由于输出电压UO:
所以可以得到:
1.3 反馈补偿电路分析与设计
在没有加入电容CZERO时,反馈环路传递函数为:
在图3 中,不难发现,LED 在二级LC 滤波器之前连接,这也就避免了当LC 网络开始谐振时在高频区产生增益。当然,通过LC 滤波器也可以降低高频噪音。选择该滤波器谐振频率应为所选交叉频率的10倍以上以避免相互干扰。
另外,在加上电容Czero之后,则可以得到在原点处引入一个极点,此时完整反馈环路传递函数为:
容易发现,在原点处存在极点fpo和由快车道结构引入的极点fz.由于在本文设计中使用的为放大器类型2,因此需要在其它地方的极点fp.
这样,我们可在输出节点与地之间加入一个电容,可以得到最终控制式:
这样,就可以求出极点和零点位置:
因此,下面就可以应用K 因子法来设计所需要的放大器类型2:
交叉频率=1kHz;需要的相位裕度=70o;交叉频率处增益衰减Gfc=-20dB;交叉频率处的相位=-55o,K 因子计算为:k=4.5;fz=222kHz;fp=4.5kHz;G=10;CTR=0.8.
根据上面已经得到的几个公式,可以得到:
到此为止,则完成了整个关于反馈网络的设计过程。
2.实验结果
根据以上反馈控制电路的具体设计方案及上述数据采用HSpice进行仿真,仿真结果如图4 所示。认真观察后,从系统波形上就不难发现,系统具有明显的稳定性和可靠性。
图4 工作于DCM 或CCM 电流模式波特图。
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