环路基础知识培训.docx

2012/11/15
撰写人 | 陈峰
科士达
环路基础知识培训
目录
1、零极点概念 3
2、穿越频率、相位裕度、增益裕度的概念 4
3、环路稳定性判据 5
4、反馈环路的小信号分析 6
5、30W反源等效开路，恒定不变的电流在电路中不考虑，得到的电路图如右图所示：
那么VCOMP与+12V之间的传递函数可以得出：G_FB =∆VCOMP∆+12V

注：其中CMR是光耦的光电传输比，
其它
从环路传递函数初步得出的结论：
1）从环路参数来看，输出电压采样的下拉电阻不在环路传递函数中，只是下拉电阻不同时会使得采样电阻的上端电阻参数不同，从而影响环路，因此对于同功率更改不同输出电压时，最好更改采样电阻的下拉电阻，这样环路参数调整比较少。
5、30W反激电源的环路设计
根据30W DCDC电源来设计：
参数条件：
输入电压：20-30v，额定24v
输出电压：12v/, ；最少1A，对应负载12Ω；由于本文中反激小信号模型是建立在CCM模式上的，所以以BCM模式时的负载作为最少负载。
效率：
初级电感量：18uH
初级匝数：8
次级匝数：8
输出滤波电容1：11mΩ/1000uF
共模电感差模分量：20uH
输出滤波电容2: 70 mΩ/470uF
开关频率：65KHZ
电流采样电阻：
占空比Dmax=；
电流型CCM模式反激功率级的小信号模型为：
设计步骤：
1）确定穿越频率
其右半平面零点：
输出差模电感与电容的极点频率：
考虑开关频率：65KHZ，
从上面可以看出：右半平面零点频率较高，对环路的影响可以忽略；
但输出共模电感的差模分量较大，-40dB的极点若与穿越频率之前，则影响稳定性；
这里选择穿越频率：1KHZ
2） 确定功率级的直流增益：
3） 确定功率级最低极点位置，BCM模式时负载的极点位置：

4） 确定在穿越频率处，欲使功率级增益提升到0dB, 补偿放大器应该有的增益；
Fc=1000，在第一个极点以-20dB的斜率衰减，当到达穿越频率时整个增益已衰减X1，为了使系统能在穿越频率时增益为1，也就是0 dB，因此：补偿网络的增益应该为X1-功率级的增益。
补偿网络的增益
5）设计参数
为了考虑普适性，在这里主要是针对R10,C11,C37的参数设计，其它的参数已通过其它的方式已确定。并设定 零点位置Fz=Fc/3=330; FZ=1/2*PI*R10*C37
极点位置Fp=3* Fc=3000 FP=1/2*PI*R10*C11
由于FC<<FP,则分母的根号部分=1，而FC>>Fz, 则分子的根号部分=FC/fz
假设C37>>C11, C11+C37≈ C37; FZ=1/2*PI*R10*C37
CMR=;
A_GFB=A_EA;
R10=164k
取值R10=150K
C37可以根据零点位置=
C11可以根据极点位置=390PF
6、调整环路参数以使系统满足稳定性判据

对于我们30WDCDC电源来说，由于光耦次级的上拉电阻在很多芯片中都内置于IC中，虽然我们的IC需要外置，但是考虑通用性，因此，我们主要通过更改R15，R10，C37，C11来更改其环路；测试其环路后分析其对环路的影响。
参数
相位裕量
增益裕量
穿越频率
改变R10 ；C37=47n, C11=
R15=1K
R10=240K

-

R10=110K

-

R10=70K

-

R10=50K

-
740
总结：增大R10，从环路传递函数来看，是将零极点均前移；从实际测量来看在其它参数不变化的情况下，减少R10，能大幅度提高环路的相位裕量，略减少环路的穿越频率，不影响增益裕量。因此：在相位裕量不够时，增益裕量足够时，调整R10是比较合适的选择。
改变C11；C37=47n,
R10=240k
R15=1K
C11=472

-

C11=572

-
696
C