环路基础知识培训.docx

2012/11/15
陈峰
撰写人
—
环路基础知识培训
达
/
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反激电源的环路设V/，；最少1A,对应负载12Q；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1：11mQ/1000uF
共模电感差模分量：20uH
输出滤波电容2:70md/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：
Lm-Dmax-s
Nps•R0-(1一D_max)
G_power(s):=
(1+D_max)-3Rsense
-(1+Rc-C0-s)-
22
Nps•R0•(1-Dmax).
,R0-C0-s
1+
1+D_max
设计步骤：
1)确定穿越频率其右半平面零点：
4
=
22
FRHPZ:=
Nps•R0•(1-Dmax)
2-兀Lm-D_max
输出差模电感与电容的极点频率：
F_LC:=
-=
2•兀•JLL-C0
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
确定功率级的直流增益：
=
Adc：=Nps•R0•(1-D_max)
(1+D_max)•3Rsense
3）确定功率级最低极点位置，BCM模式时负载的极点位置:
1+Dmax
F_fp:==
—2•兀•RL-C0
4）确定在穿越频率处，欲使功率级增益提升到OdB,补偿放大器应该有的增益；Fc=1OOO,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0dB,因此：补偿网络的增益应该为X1-功率级的增益。
G_EA:=20log
/1000
IF_fp
-201og(A_DC)=
GEA
20
补偿网络的增益
A_EA:=1020=
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=33O;FZ=1/2*PI*R10*C37
极点位置Fp=3*Fc=3OOOFP=1/2*PI*R10*C11
G_FB(s):=-1CMR•
R2
R15
(1+R10•C37•s)
s•R26•(C11+C37)•I1+
R10•C11・C37•s、
C11+C37丿
GFB:=CMR•
R2
R15
2
1+(R10•C37•2•兀•fc)2
2•兀•fc[R26•(C11+C37)]•1+(R10•C11•2•n•fc)2
A_GFB:=CMR•
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
GFB:=CMR-
R2
R15
A_GFB:=CMR•
R2
R15
R10
R26
rfc]
'fz丿
[R26-(C11+C37)]-1-(2•兀•fc)
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,能大幅度提咼环