钜大LARGE | 点击量：1119次 | 2020年05月19日
一款小型直流开关电源的反馈控制电路设计方法
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，反馈控制电路重要用途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用途，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。
图1反馈控制电路组成示意图
对应的直流开关电源组成如图2所示。
图2反馈控制电路对应的直流开关电源组成示意图
1、反馈控制电路原理与设计
本文设计的反馈控制电路如图3所示，其基本控制原理为：当输出电压经过R11和R12分压后可得到采样电压，然后该采样电压与TL431供应的2.5V基准参考电压加以比较，当输出电压正常时，则采样电压与TL431的基准电压2.5V基本相等，所以TL431的阴极电位保持不变，流过光耦中的发光二极管的电流也保持不变，从而TOp247Y芯片的控制脚C的电压稳定，则控制驱动占空比不变，输出的电压就保持稳定。当输出电压与期望电压偏低时，经过分压电阻R11、R12分压后得到的分压值就比2.5V低，TL431的阴极电位升高，流经过光耦中发光二极管的电流减小，则流过光耦的CE极的电流也降低，TOp247的控制引脚C的电位升高，使占空比增大，从而导致输出电压增大，以此来使输出保持稳定。当输出电压与期望电压偏高时，经过分压电阻R11、R12分压后得到的分压值就比2.5V高，TL431的阴极电位降低，流经过光耦中的发光二极管的电流增大，则流过光耦的CE极的电流也升高，TOp247的控制引脚C的电位降低，使占空比减小，从而使得输出电压降低，以此来使输出稳定。
图3反馈控制电路示意图
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，这也就防止了当LC网络开始谐振时在高频区出现增益。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倍以上以防止相互干扰。
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因子法来设计所要的放大器类型2:
交叉频率=1kHz;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，则完成了整个有关反馈网络的设计过程。
实验结果
根据以上反馈控制电路的具体设计方法及上述数据采用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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