避免電源不穩定的九步設計法（上）

　　摘要：本文主要介紹了電源設計過(guò)程中，為避免可能出現的不穩定情況所采用的對應的設計方法。

　　如果電源不穩定，它的行為方式將不可預知，而且會(huì )造成輸出電壓振蕩、音頻噪聲，甚至會(huì )在極端情況下出現電路及所連負載的過(guò)電壓破壞。不穩定性可能不會(huì )在正常條件下表現出來(lái)，而僅在特定負載或輸入電壓水平下顯現。不管怎樣，一旦電源的控制環(huán)路不穩定，它最終都會(huì )遇到開(kāi)關(guān)成周期出現不穩定以及占空比快速變化，這通常都發(fā)生在危急時(shí)刻。

　　采用以實(shí)驗為依據的試錯法來(lái)實(shí)現控制環(huán)路穩定不僅耗時(shí)，而且還容易出錯。因為這種方法很難設想到并測試電源在其生命周期內將會(huì )遇到的每一種工作條件。反饋電路的設計令人生畏，但可以采用零極點(diǎn)配置、系統傳遞函數和基本線(xiàn)性控制理論等概念輕松地設計出穩定的控制環(huán)路。本文將向您介紹如何基于Power Integrations帶PWM控制的TOPSwitch系列IC通過(guò)九個(gè)步驟設計出穩定的電壓模式反饋電路(典型電路如下面圖1所示)。請注意，PWM控制與Power Integrations許多其產(chǎn)品系列所采用的開(kāi)/關(guān)控制方案截然不同。開(kāi)/關(guān)控制的遲滯性可以實(shí)現非常穩定的性能，通常不需要進(jìn)行額外的環(huán)路穩定?！　?/p>

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　　分步式設計程序

　　該分析假定后級濾波器(上面的L2和C9)在達到其諧振頻率之前不會(huì )影響環(huán)路響應。為確保這一點(diǎn)，對后級濾波器進(jìn)行設計，使LPF和CPF以大于10kHz的頻率進(jìn)行諧振。也即：
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　　第1步：設置環(huán)路性能參數

　　計算RHP零點(diǎn)(右半平面零點(diǎn))的預期位置。

　　以連續導通模式工作的反激式電源的傳遞函數包含一個(gè)內在的右半平面零點(diǎn)(RHP零點(diǎn))。其位置可以通過(guò)以下計算得出：
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　　其中：RO是輸出負載阻抗，D為初級開(kāi)關(guān)的占空比，LE是次級側的等效電感量，計算如下：
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　　其中：NS為次級繞組圈數，NP為初級繞組圈數，L為變壓器的初級電感值，D為初級開(kāi)關(guān)的占空比。

　　選擇一個(gè)合理的交叉頻率f_CROSSOVER