【導(dǎo)讀】本文是《電源設(shè)計(jì)小貼士23》的后續(xù)文章。它著重介紹如何使用TL431分路穩(wěn)壓器關(guān)閉隔離電源的反饋環(huán)路。本文章討論了一種擴(kuò)展電源控制環(huán)路帶寬以改善瞬態(tài)負(fù)載及線路響應(yīng)的方法。
功率級(jí)是一個(gè)帶電容輸出濾波器和單極衰減的電流模式控制反饋電路。圖 1 顯示了該控制環(huán)路的結(jié)構(gòu)圖，該圖已得到極大的簡(jiǎn)化。在左側(cè)模塊中，誤差放大器由一個(gè)帶起點(diǎn)極的積分電路響應(yīng)代表。在右側(cè)模塊中，光耦合器增益和電流模式控制電路已被組合為一個(gè)簡(jiǎn)單的 K2 增益，以及一個(gè)由負(fù)載電阻 (R) 和輸出電容 (C) 設(shè)置的極。
圖1 大大簡(jiǎn)化的控制結(jié)構(gòu)圖顯示了兩個(gè)環(huán)路
結(jié)構(gòu)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(yīng)顯示在圖 2 中。藍(lán)色曲線代表功率級(jí)響應(yīng)，您可能沒有足夠多的修改靈活性。負(fù)載電阻由輸出電壓和電流設(shè)置，而濾波器電容取決于噪聲要求、開關(guān)頻率和瞬態(tài)負(fù)載要求。
在電源的光耦合器和電流模式控制部分，您的確可以通過增益實(shí)現(xiàn)一定的控制。紅色曲線是輸出電壓到功率級(jí)輸入的響應(yīng)。利用補(bǔ)償積分電路，在對(duì)電源進(jìn)行補(bǔ)償?shù)某潭确矫婺鷷?huì)受到一定的限制。在高頻率下，Vout 到功率級(jí)輸入的增益等于 1。您唯一的選擇是在哪里放置零。其由積分電路變?yōu)?1 的位置決定。圖 2 中，補(bǔ)償零與總單極衰減的功率級(jí)極一致。請(qǐng)注意，由于補(bǔ)償增益為 1，因此電源的交叉頻率由功率級(jí)本身的 0 dB 交叉設(shè)置。
圖2 連接誤差放大器為一個(gè) 1 型積分電路限制帶寬
很多時(shí)候，積分電路并不會(huì)為要求瞬態(tài)響應(yīng)提供充足的帶寬。一種簡(jiǎn)單的改進(jìn)方法是將 1 型誤差放大器布局轉(zhuǎn)變?yōu)?2 型。2 型增加了一個(gè)與積分電容串聯(lián)的電阻，之后增加一個(gè)并聯(lián)高頻電容，以用于二極、一零頻率響應(yīng)。圖 3 顯示了 2 型放大器的更新頻率響應(yīng)。這種情況下，首個(gè)零時(shí)我們并沒有被限于 0 dB 增益，并且我們還可以設(shè)置 10 dB 增益。這樣就允許將交叉頻率（兩條曲線的和等于 0 dB）從 2 kHz 增加到 6 kHz。另外，需要注意更高頻率特性。我們?cè)诮徊骖l率以上放置了一個(gè)極，以降低電源的噪聲敏感度。正如簡(jiǎn)單積分電路中一樣，通過補(bǔ)償部分的增益絕不會(huì)降低至 0 dB 以下。
圖3 2型補(bǔ)償器提高了帶寬
由2型誤差放大器實(shí)現(xiàn)的更高交叉頻率改善了瞬態(tài)負(fù)載響應(yīng)。圖 4 顯示了利用兩種具有圖 2-3 所示頻率響應(yīng)特性的設(shè)計(jì)帶來的改善狀況。電路在 P-Spice 中得到仿真，并且兩個(gè)電路均使用同樣的負(fù)載階躍。如我們預(yù)料的一樣，3 到 1 的帶寬提高轉(zhuǎn)換為 3 到 1 的輸出電壓波動(dòng)減小。
圖4 2型誤差放大器產(chǎn)生 3 到 1 瞬態(tài)階躍負(fù)載的改善狀況
