开关电源环路补偿设计,图文分析-KIA MOS管

开关电源环路补偿设计实例

下图是一个典型的Topswitch电源的控制环路，宽范围输入，12V/2.5A输出，原理图如下；

开关电源环路补偿

电源的反馈环路图如下：

开关电源环路补偿

其开环传递函数为：

开关电源环路补偿

KPwr-功率部分传递函数；KLC-输出LC滤波部分传递函数；KFb-反馈分压部分传递函数；Kea-反馈补偿部分和光耦部分传递函数；KMod-调制器部分传递函数。在做补偿设计前，先计算出K1= KMod ×KPwr × KLC ×KFb的频率特性，根据实际情况确定出需要的设计目标KEa，然后通过设计TL431的相应补偿来完成KEa的要求。

除补偿部分外的小信号传递函数K1

在此设计中，由于上分压电阻直接接到 431 基准端，所以 Kfb=1。

开关电源环路补偿

设计补偿部分，先确定目标带宽，然后再设计补偿部分，使在目标带宽时的相位裕量大于45°，幅值裕度不管用上面哪种补偿方式都是自动满足的，所以设计时一般不用特别考虑。在用Topswitch设计的反激电源中，目标带宽除受到一般反激电源的几个限制外（带宽要小于开关频率的1/2；右半平面零点的1/4；运放增益限制；输出电容类型的选等），还受到内部7KHz极点的限制，一般不能太高，约1-2KHz。

TL431部分小信号传递函数

由于 TL431 用输出供电，其传递函数为：

开关电源环路补偿

函数有一个在原点的极点和一个零点：

开关电源环路补偿

R6，R9 大小决定了增益，由于 R9 由零点的位置而决定，所以整个增益的大小由调整R6 来确定。CTR 为光耦 PC817C 的实测电流传输比。补偿部分只有一个极点和零点，它们和Topswitch 里面的 7kHz 极点共同组成了一个 π 型补偿网络。7KHz 极点用来抵消输出滤波电容零点，衰减噪音和开关纹波的干扰。

总开环响应

整个环路的开环增益为 K1 和 KEa 的乘积，也就是两部分的增益和相位的代数和。

开关电源环路补偿