【電源設計小貼士25】:改善負載瞬態響應2
發布時間:2013-02-25 責任編輯:hedyxing
【導讀】本文是《電源設計小貼士23》的後續文章。它著重介紹如何使用TL431分路穩壓器關閉隔離電源的反饋環路。本文章討論了一種擴展電源控製環路帶寬以改善瞬態負載及線路響應的方法。
功率級是一個帶電容輸出濾波器和單極衰減的電流模式控製反饋電路。圖 1 顯(xian)示(shi)了(le)該(gai)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)的(de)結(jie)構(gou)圖(tu),該(gai)圖(tu)已(yi)得(de)到(dao)極(ji)大(da)的(de)簡(jian)化(hua)。在(zai)左(zuo)側(ce)模(mo)塊(kuai)中(zhong),誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)由(you)一(yi)個(ge)帶(dai)起(qi)點(dian)極(ji)的(de)積(ji)分(fen)電(dian)路(lu)響(xiang)應(ying)代(dai)表(biao)。在(zai)右(you)側(ce)模(mo)塊(kuai)中(zhong),光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)增(zeng)益(yi)和(he)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)已(yi)被(bei)組(zu)合(he)為(wei)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de) K2 增益,以及一個由負載電阻 (R) 和輸出電容 (C) 設置的極。

圖1 大大簡化的控製結構圖顯示了兩個環路
結構圖中共有兩條反饋通路:一條通過積分器,其輸出與參考電壓比較;另一條將積分電路輸出與輸出電壓比較。模塊的頻率響應顯示在圖 2 中。藍色曲線代表功率級響應,您可能沒有足夠多的修改靈活性。負載電阻由輸出電壓和電流設置,而濾波器電容取決於噪聲要求、開關頻率和瞬態負載要求。
在(zai)電(dian)源(yuan)的(de)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)和(he)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)控(kong)製(zhi)部(bu)分(fen),您(nin)的(de)確(que)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)增(zeng)益(yi)實(shi)現(xian)一(yi)定(ding)的(de)控(kong)製(zhi)。紅(hong)色(se)曲(qu)線(xian)是(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)到(dao)功(gong)率(lv)級(ji)輸(shu)入(ru)的(de)響(xiang)應(ying)。利(li)用(yong)補(bu)償(chang)積(ji)分(fen)電(dian)路(lu),在(zai)對(dui)電(dian)源(yuan)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)的(de)程(cheng)度(du)方(fang)麵(mian)您(nin)會(hui)受(shou)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)限(xian)製(zhi)。在(zai)高(gao)頻(pin)率(lv)下(xia),Vout 到功率級輸入的增益等於 1。您唯一的選擇是在哪裏放置零。其由積分電路變為 1 的位置決定。圖 2 中,補償零與總單極衰減的功率級極一致。請注意,由於補償增益為 1,因此電源的交叉頻率由功率級本身的 0 dB 交叉設置。

圖2 連接誤差放大器為一個 1 型積分電路限製帶寬
很多時候,積分電路並不會為要求瞬態響應提供充足的帶寬。一種簡單的改進方法是將 1 型誤差放大器布局轉變為 2 型。2 型增加了一個與積分電容串聯的電阻,之後增加一個並聯高頻電容,以用於二極、一零頻率響應。圖 3 顯示了 2 型放大器的更新頻率響應。這種情況下,首個零時我們並沒有被限於 0 dB 增益,並且我們還可以設置 10 dB 增益。這樣就允許將交叉頻率(兩條曲線的和等於 0 dB)從 2 kHz 增加到 6 kHz。另ling外wai,需xu要yao注zhu意yi更geng高gao頻pin率lv特te性xing。我wo們men在zai交jiao叉cha頻pin率lv以yi上shang放fang置zhi了le一yi個ge極ji,以yi降jiang低di電dian源yuan的de噪zao聲sheng敏min感gan度du。正zheng如ru簡jian單dan積ji分fen電dian路lu中zhong一yi樣yang,通tong過guo補bu償chang部bu分fen的de增zeng益yi絕jue不bu會hui降jiang低di至zhi 0 dB 以下。

圖3 2型補償器提高了帶寬
由2型誤差放大器實現的更高交叉頻率改善了瞬態負載響應。圖 4 顯示了利用兩種具有圖 2-3 所示頻率響應特性的設計帶來的改善狀況。電路在 P-Spice 中得到仿真,並且兩個電路均使用同樣的負載階躍。如我們預料的一樣,3 到 1 的帶寬提高轉換為 3 到 1 的輸出電壓波動減小。

圖4 2型誤差放大器產生 3 到 1 瞬態階躍負載的改善狀況
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