隔离电源应如何补偿?

一些技术专家应该设计隔离电源,如何对隔离电源进行补偿? TL431反馈网络中元件值的影响并不明显,但是如果您了解传递函数背后的基本方程式,则可以快速补偿隔离式电源。

如果您设计了隔离式开关电源,则可能已经意识到,补偿隔离式电源要比补偿非隔离式电源复杂。

包括TL431和光耦合器的隔离电源非常复杂,因为该电源的电路中有两个反馈环路。

尽管有许多论文涵盖了该主题,但没有多少资源可以简要说明如何选择电阻器和电容器值以形成补偿和总环路响应。

简单的解决方案是借助齐纳钳位电路消除内部环路。

但是,这不必要地增加了组件的数量。

对基本方程式有一点了解,就可以在TL431附近选择补偿值,就像补偿降压电路一样容易。

图1显示了反馈系统。

内部反馈环路由上拉电阻(R1)形成。

该环路通常称为快速环路,因为输出中的任何扰动都会立即影响该路径中的光耦合器电流。

外环是通过电阻分压器和TL431补偿实现的返回路径。

这是一个较慢的环路,因为环路中的补偿组件会影响输出电压响应。

图1:该通用TL431电路包含两个反馈路径。

首先,让我们考虑一个简单的积分器电路的外观。

为此,我们只需要在电路中将R4设置为零欧姆即可。

所得的传递函数和增益图(从“输出电压”到“反馈”)如图2所示。

有趣的是,我们有一个DC极和一个由R3和C1形成的零。

由于内部回路的存在,零点有点违反直觉。

当频率高于该零点时,增益仅等于两个电阻器(R6和R1)的比值乘以光耦合器的电流传输比(CTR)。

当频率高于10kHz时,光耦合器的带宽将产生一个会限制增益的极点。

图2:TL431周围的集成电容器将产生一个零。

请注意,无法通过更改TL431周围的元件值来将增益带出电路。

在输出电压低的电源中,此限制可能会成为一个问题(功率级增益往往很高)。

我们可以更改R6和R1的比率以减小增益,但是这些电阻通常取决于光耦合器所需的电流量。

如果设备中的增益太大,则最简单的方法是通过增加一个与R6并联的电容器和电阻器来降低增益。

这形成零极点对,零极点频率必须设置为比整个环路的交叉频率低得多。

现在,当我们设置R4时会发生什么?所得的增益和传递函数如图3所示。

增益图的整体形状不变,但是R4的值会影响零点的位置。

另外,当频率高于零频率时,R4也将影响增益。

增益以(R3 + R4)/ R3的比率增加。

这为我们提供了一种在环路中增加中频带增益的方法(如果需要)。

图3:增加一个电阻将增加中频带增益。

作为一个实际示例,考虑一个具有220uF输出电容器的电流模式12V / 12W反激电路,该器件在最大负载下具有增益和相位特性(图4)。

该图对应于从反馈节点到电源输出的传递函数。

在该系统中,我们使用的光耦合器的CTR约为1,而R1和R6均为1kΩ。

因此,通过公式CTR *(R6 / R1)计算的有效增益为0dB,在此示例中,这些参数对补偿增益没有影响。

图4:要补偿的设备。

我们希望增加中频带增益,以便我们可以以接近5kHz的频率通过环路。

这样可以拓宽我们的带宽,并确保交叉频率远低于极点(由光耦合器产生)的频率。

我们在反馈分压器中使用10Ω电阻作为R3。

使用(R4 + R3)/ R3的比率可以将增益提高约16dB,这意味着我们应该将R4的值设置为约50Ω。

最后,当频率为60Hz时,我们必须选择C1来设置零点,以消除功率电平的极点。

使用图3中的公式,C1可能为0.047uF。

产生的补偿环路如图5所示。

我们正在穿越一个频率为4kHz,相位裕度接近80度的环路。

当频率

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