开关电源反馈
开 关 电 源 反 馈 控 制 原 理 简 介
在原单接电容补偿的地方改接电阻R和电容串联。
Thanks!
－ uO
净输入量uD= uN－ uP ，反馈信号 使净输入量增大，引入的是正反馈。
净输入量iN= iI－ iF，反馈信号 使净输入量减小，引入的是负反馈。
Closed loop gain study 1
开环控制与闭环控制两者区别:
开环控制 没有反馈环节 闭环控制 有反馈环节可以对反馈的结果进行控制产生影响
反馈的概念：
控制系统中，输出量通过适当的检测装置返回到输入端并与输入 量进行比较的过程，就是反馈
反馈类型：
正反馈—加入反馈后，净输入信号比没有引入反馈时增加了，输出幅度增加 。 负反馈—加入反馈后，净输入信号比没有引入反馈时减小了，输出幅度下降
负反馈的功能：
稳定静态工作点；稳定放大倍数；改善输入电阻、输出电阻；扩展通频带。
R2
uI
+ A uO
R1
uI
+ A uO
uI
+ A R
R的接入没有引馈的放 大电路
入反馈
Basic concept of feedback control 4
正反馈与负反馈 + uI uN + + uD uP R1
判断的方法：瞬时极性法
A + － uO
R2
－ uF
＋
R2
iF + R1 + iN uN uI A iI +
Af=A/1+Af
在深度负反馈条件下，其计算公式近似为：Af=1/F
General methods for compensation 1
电容滞后补偿法
将补偿电容连接在前一级的输出电阻和后一级的输入电阻都比较大的回路
开关电源-原边反馈技术 ppt课件
使用谐振反推法还要注意一点是，由于膝点前后斜率差别较大，TFB偏 大和偏小时，误差时间TERR=TR/4 – TFB在大于0和小于0的时候具有完 全不同的环路增益。
从市场的角度来说，隔离和非隔离都是需要的，如果用相同的技术来解决， 无疑可以节省大量研发成本。
VSND
VSND
VSND
.
VO
VO
VO
.
.
.
IC
.
IC
.
IC
VSES
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VSES
VSES_L VSES_H
PPT课件
概要
PSR简介 PSR的输出检测方法 ★PSR特有的问题
18
PPT课件
PSR固有的问题
.
.
VCC IC
.
VSES
4
PPT课件
不使用辅助线圈是否可行
如果不要求辅助线圈供电，那么是否可以用其他检测方法，比如在初 级线圈上检测来做原边反馈？
理论上是可行的，思路如下：
在初级线圈上并联一个高阻支路，对初级线圈进行采样，同时提供TOFF期 间初级线圈的回路。
考虑到检测电压必须为正，因此有两种基本形式，如下图：
TOFF的测量也依赖于膝电压的时 刻，但是需要的不是电压值，而
是膝点的时刻。
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.
. .
ISES_PK IPK_SES
ISND_PK IOUT_AV
TON
TOFF TDEAD
T
PPT课件
电流和电压检测的共同点
共同之处就是都需要检测到膝点。
一种应用于双路输出开关电源的闭环反馈电路的制作方法 -回复
一种应用于双路输出开关电源的闭环反馈电路的制作方法-回复亲爱的读者，欢迎阅读本篇文章，主题为"一种应用于双路输出开关电源的闭环反馈电路的制作方法"。
我将一步一步为你解释这个过程，帮助你理解闭环反馈电路的制作和运作原理。
首先，我们需要了解闭环反馈电路的定义和原理。
闭环反馈电路是一种电路配置，其中输出信号被反馈到输入端，以修正误差并提供稳定性。
在双路输出开关电源中，这种反馈电路是至关重要的，可以确保输出电压和电流的稳定性和准确性。
接下来，我们需要准备制作闭环反馈电路所需的材料和工具。
这些包括：1. 开关电源电路板：选择适合你的需求的开关电源电路板，它将为我们提供基本的电源功能。
2. 反馈电路元件：电阻、电容、电感等元件将用于创建反馈回路。
3. 运算放大器：选择合适的运算放大器作为反馈电路的核心组件。
4. 其他电子元器件：例如稳压二极管、二极管等，以辅助实现闭环反馈电路的功能。
5. 配件和线缆：选择适合的电线、连接器和其他配件。
现在，我们可以按照以下步骤制作双路输出开关电源的闭环反馈电路：第一步：确定设计要求和参数。
在开始制作闭环反馈电路之前，我们需要确定输出电压和电流的要求，并选择合适的电源电路板。
根据这些参数，选择相应的电阻、电容和电感作为反馈电路的元件。
第二步：设计反馈电路。
根据设计要求，我们可以使用运算放大器和其他元件设计一个合适的反馈电路。
反馈电路的目标是将输出信号与参考信号进行比较，并产生相应的修正信号，以减小误差并使输出电压和电流稳定。
第三步：制作和连接电路。
根据设计好的电路图，将元件焊接在电路板上。
确保连接正确，并注意不同元件之间的相互连接。
使用电线和连接器来连接不同的部分，以确保电路的良好连接。
第四步：进行测试和调整。
在完成焊接和连接工作之后，我们需要测试电路的性能。
连接所需的电源和负载，观察输出电压和电流是否稳定在设计要求范围内。
如果发现误差或不稳定性，可以通过调整反馈电路中的元件值或其他参数来进行修正。
开关电源-原边反馈技术(绝对实用)
ISES_PK IPK_SES
TOFF的测量也依赖于膝电压的时 刻，但是需要的不是电压值，而 是膝点的时刻。
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ISND_PK IOUT_AV
TON TOFF T 数字电源设计技术交流 2016年8月19日星期五 TDEAD
. .
MOS管关断后，变压器中储存 的能量都由次级和辅助线圈释放 出来，此时次级的平均电流为：
2016年8月19日星期五
谐振反推法实现恒压
谐振后，检测次级线圈的过零点就能得知谐振周期，因此，当输出电 压恰好等于参考电压时，VSES和VREF的交点到过零点的时间TFB也应该 恰好等于1/4谐振周期TR。如果TFB比TR/4大，说明输出电压较低，以至 于VSES和VREF的交点提前了，反之，如果TFB比TR/4小，说明输出电压 较高，以至于VSES和VREF的交点推迟了。
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数字电源设计技术交流
2016年8月19日星期五
膝点检测算法
有2种检测方法，一种是从前往后检测，另一种就是从后往前检测。
从前往后检测，是通过延迟，或者是斜率转变的方法来找到膝点的时刻。 从后往前检测，是利用膝点后谐振频率固定的特点，从过零点反推膝点的 位臵。
TOFF 延迟法
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TDEAD
T/4
. .
负载
.
负载
.
2016年8月19日星期五
热插和短路判断
热插时，负载突然变小，输出电压会跌落，电源需要输出更多的能量 到次级，但是要区分热插和短路。 不光要区分热插和短路，在任何时候都需要判断是否短路。
短路时，TOFF时间会变得很短，可以通过检查TOFF开始到VSES过零点的时间 来判断，或者通过TOFF区间的斜率来判断。 如果输出不在TOFF期间发生短路，就得等到下一个TOFF才能检测到，在短路 后，输出电容会有很大的电流，这个大电流如果持续时间过长，导致电容 温升，会对电容的寿命会有一定的影响，所以能尽早的检测TOFF是很重要 的。 假设需要一两个周期才能检测到短路，是否会对电容寿命产生不利影响， 这个目前不清楚。
开关电源原边反馈技术
开关电源原边反馈技术
原边反馈(PSR)简介
●在小功率消费类电子应用中，反激式电源是主流，因为反激式电源非常适合小功率段，同时天然提供了隔离的效果。
●隔离后，如果要检测输出的情况，需要用隔离元件，比如光耦等，这样就增加了电源的成本，光耦本身的寿命也会成为电源的瓶颈，基于此，开发出了原边反馈技术。
-原边反馈不从输出直接采样，而是从初级线圈采样，通过初级线圈的情况来计算次级线圈的情况，进一步推算输出的情况。
-部分信息难以从初级线圈直接得到，因此通常还使用一个辅助线圈，辅助线圈和初级线圈共地，和次级隔离
辅助线圈的用途
●增加辅助线圈会增加成本和复杂度，因此，最好能让辅助线圈完成更多的工作，一般辅助线圈都同时做2件事情：
-反映初级线圈和次级线圈的情况，辅助线圈通过电阻分压，将原边和副边的电压情况反映在VSES点，此时辅助线圈和原边/副边构成变压器。
和初级线圈形成一个反激结构，给IC供电，由于反激结构本身无法恒压，因此要加一个限压的二极管。
不使用辅助线圈是否可行
●如果不要求辅助线圈供电，那么是否可以用其他检测方法，比如在初级线圈上检测来做原边反馈?
●理论上是可行的，思路如下：
-在初级线圈上并联一个高阻支路，对初级线圈进行采样，同时提供TOFF期。
开关电源反馈控制原理介绍
Contentsl Basic theory of feedback control反饋控制的基本理論l Closed loop gain study閉環增益計算研究l General methods for amplifier compensation放大器常用補償方法l Comparison and estimation for power supply application 開關電源供應器實際應用設計中,(各種反饋控制回路)比較與評估.l Definition of feedback control所謂反饋即將電路的輸出量(Vo或Io)引回到輸入端并與輸入量(Vi或Ii)進行比較.從而隨時對輸出量進行調整.(狹義)反饋是指將控制系統的輸出量通過特定的途徑返回到系統輸入端與原始輸入量疊加,對系統的淨輸入量產生影響的過程.(廣義)l Types of feedback control正反饋: 鼓勵或加強一個行為.負反饋: 校正或抑制一個行為.l Function of negative feedback提高增益的恒定性減少非線性失真抑制反饋環內噪聲擴展頻帶備註:以犧牲放大電路的增益為代價Block Diagramll反馈的形式与判断方法若放大电路中存在将输入回路与输出回路相连接的通路,即为反馈通路,并由此影响了放大电路的净输入,则表明电路有引入反馈,否则电路便没有引入反馈。
l問題1:請判斷下列電路中是否引入反饋控制?+-Au Iu O+-A u Iu OR没有引入反馈引入反馈的放大电路没有引入反馈l正反馈與負反饋判断方法---瞬时极性法净输入量u D= u N－u P,反馈信号使净输入量增大,引入的是正反馈净输入量i N= i I－i F,反馈信号使净输入量减小,引入的是负反馈l四種類型的反饋組態一電壓串聯負反饋電路電流串聯負反饋電路l四種類型的反饋組態二電壓并聯負反饋電路電流并聯負反饋電路l負反饋對放大電路性能的影響Closed loop gain studyBlock Diagraml閉環增益一般表達式的推導Xo=A*XidXf=F*XoXid=Xi-XfXi =K*XsAf=Xo/Xi=A/(1+AF) 負反饋放大電路基本方程式Afs=Xo/Xs=KAf以源信號Xs為基礎的增益式l衡量負反饋程度的重要指標反饋深度|1+AF|環路增益-AFl|1+AF|>1,增益減小,則稱為負反饋l|1+AF|<1,增益提高,則稱為正反饋l|1+AF|=0,則Af趨向為無窮大,即放大電路在沒有輸入信號時,也有輸出信號,自激.l Example1輸出被送入了正輸入端,結果輸出朝同一個方向走得更遠.l EquationCondition (1) Vin=0VIf Vref=2.5v, Vo=0V, Rref=10K, Rh=100KFor Vo=Vsum*A=4VCondition(2) Vin=0V and Vo=4V 運用疊加原理與分壓原理得出V+=2.64l Function of Feedback ControlIf we increase the Vi voltage slowly, please think about what happen atthe next .l Hysteresis “遲滯”效應由於正反饋加強輸出的變化,使得我們必須讓輸入沿著相反的方向走得更遠,才能在輸出上產生又一次的變化.lApplication Field.l Example 2分壓器電路F=1/10.Vi的放大倍數取決于F的值,假定備註1:整個電路的增益實際由兩個簡單的電阻控制備註2:運放的高開環增益特點使得負反饋這種情況的輸出增益近似等於1/FlSchematic(1)lSchematic(2)閉環回路頻率響應(穩定度分析)l工具一: 拉普拉斯變換(the laplace transform)系統的特性常由輸入與輸出之間的關係來描述,而且是以數學模式所建立的微分或積分的方程式來表示,對某些輸入激發信號能夠表示出系統響應的概念.而這些方程式大都是以時域(time domain)來表示,因此處理上有些困難.但是將這些方程式經由拉普拉斯轉換到頻域(frequency domain)中.變成為代數(algebraic),則處理上會容易些,經由頻域分析所得之結果.可再有拉普拉斯逆轉換到時域中.l工具二: 轉移函數(Transfer functions)推導出系統的輸入驅動信號與輸出響應之間的關係G(S)=N(S)/D(S)其中,N(S)=0的根稱之為系統的零值(zeros)D(S)=0的根稱之為系統的極值(poles)l工具三: 波德圖(bode plots)為表述轉移函數的增益和相位特性,以分貝(decibel)為基準,所畫出來的函數曲綫就稱之為波德圖.實際應用之---RC 積分器電路Vin=iR+1/C*∫idtVo =1/C* ∫idtq= ∫idt 取代上式Vin=R(dq/dt)+q/cVout=q/cVin(s)=(sR+1/C)*q(s)Vout(s)=q(s)/CVout(s)/Vin(s)=1/(sRC+1)取極值sRC= -1則S= -1/(RC)f = -1/(2ΠRC)實際應用之---RC積分器電路1.在轉折頻率極值將使得增益圖形的轉移由0至1,漸進線會在fc點產生轉折.2.漸進線的變化率用每十進有-20dB的斜率來表示.3.相移變化為在fc/10與10fc兩點間產生90degree的相位落後.l頻率補償技術(Frequency Compensation Technology)通常在基本放大電路和反饋網絡中,增加一些元件(R,C)以改變反饋放大電路的開環頻率響應,使得在保證在一定的增益欲度或者相位欲度的前提下獲得較大的環路增益,這種作用稱為頻率補償.為此而構成的電路稱為補償網絡.l補償的指導思想(Guide Ideology of Compensation)人為地將電路的各個極點的間距拉開,特別是主極點和其相近的間距拉大,從而可以按預定的目標改變相頻響應并有效地增加環路增益(保證反饋放大電路溫度工作的條件并增加低頻環路增益).l誤差放大器的補償(Error Amplifier Compensation)大多數PWM控制的IC,其誤差放大器為高增益的運算放大器.能產生誤差信號至調變器的控制輸入端.而誤差放大器的主要任務就是將PWM轉換式電源供應器的環路閉合起來.並且其目的為在放大器周圍設計回授網絡.l應用範圍較為廣泛的誤差放大器補償網絡(Examples)放大器l單極值回授l 具有一對零值---極值的運算放大器SchematicGain waveforml 具有兩對零值---極值的運算放大器SchematicGain waveforml 具有回授阻抗的運算放大器SchematicGain waveforml 實際應用之---誤差放大器的設計介紹1ST-TVS991,TVS992,TVS994,TVS991A,TVS992A,TVS994ARail-to-rail input/output 20MHz GBP operational amplifiers.l 實際應用之---誤差放大器的設計介紹2ST-TS507 high precision rail-to-rail operational amplifierST-TS321 low power single operational amplifierl實際應用之---環路穩定度的測量最簡單有效的方法測量電源供應器的暫態響應,即可得到閉環穩定度有關情況.+/-25% load變化下,開關電源供應器以不同的回授放大器補償值所產生的典型的暫態響應軌跡电源设计中反馈所带来的不良影响l實際應用中,反馈设计不良影响:l1. 振荡(造成输出端一些不必要的ripple &noisel2. 相互干饶(同一电路中相同或是一不的工作频率影响电路的正常工作)电源设计中反馈所带来的不良影响------解决方案电源设计中反馈所带来的不良影响------杂讯(ripple&nosie)电源设计中反馈所带来的不良影响------解决方案电源设计中反馈所带来的不良影响------杂讯(ripple&nosie)电源设计中反馈所带来的不良影响------解决方案Q&A。
tl431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计
tl431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计
TL431是一种常用的精密可调节稳压器件，通常用于开关电源中的稳压反馈电路。
它可以作为一个误差放大器，用于控制开关电源的输出电压。
以下是一个简单的TL431稳压反馈电路的应用电路设计示例：
在这个电路中，TL431被用作误差放大器，它通过比较参考电压和反馈电压来控制输出电压。
具体的设计步骤如下：
设置参考电压：TL431的参考电压通过外部电阻网络进行调节，根据需要选择合适的参考电压值。
连接反馈回路：将TL431的输出与开关电源的反馈回路相连，通过比较输出电压和参考电压，控制开关电源的输出电压稳定在设定值。
选择外部元件：根据具体的需求，选择合适的外部电阻、电容等元件，以确保稳压反馈电路的性能和稳定性。
稳压调节：通过调节外部电阻来调节输出电压的设定值，使得开关电源的输出电压符合要求。
需要注意的是，具体的电路设计需要考虑到开关电源的整体设计和控制要求，以及TL431的工作特性和参数。
此外，为了确保电路的性能和稳定性，建议在设计过程中进行仿真和实际测试验证。
电流型开关电源中电压反馈电路的设计与实现
电流型开关电源中电压反馈电路的设计与实现
在传统的电压型控制中，只有一个环路，动态性能差。
当输入电压有扰动时，通过电压环反馈引起占空比的改变速度比较慢。
因此，在要求输出电压的瞬态误差较小的场合，电压型控制模式是不理想的。
为了解决这个问题，可以采用电流型控制模式。
电流型控制既保留了电压型控制的输出电压反馈，又增加了电感电流反馈；而且这个电流反馈就作为PWM控制变换器的斜坡函数，从而不再需要锯齿波发生器，使系统的性能具有明显的优越性。
电流型控制方法的特点如下：
1、系统具有快速的输入、输出动态响应和高度的稳定性；
2、很高的输出电压精度；
3、具有内在对功率开关电流的控制能力；
4、良好的并联运行能力。
由于反馈电感电流的变化率didt直接跟随输入电压和输出电压的变化而变化。
电压反馈回路中，误差放大器的输出作为电流给定信号，与反馈的电感电流比较，直接控制功率开关通断的占空比，所以电压反馈是电流型电源设计中很重要的问题。
本文介绍使用电流型控制芯片uc3842时，电压反馈电路的设计。
uc3842简介
图1为UC3842PWM控制器的内部结构框图。
其内部基准电路产生+5V基准电压作为UC3842内部电源，经衰减得2.5V电压作为误差放大器基准，并可作为电路输出5V/50mA的电源。
振荡器产生方波振荡，振荡频率取决于外接定时元件，接在4脚与8脚之间的电阻R与接在4脚与地之间的电容C 共同决定了振荡器的振荡频率，f=1.8/RC。
反馈电压由2脚接误差放大器反相端。
1脚外接RC网络以改变误差放大器的闭环增益和频率特性，6脚输出驱。
开关电源限流电路原理
开关电源限流电路原理
开关电源限流电路是一种通过在开关电源输出端串联一个电流限制元件来限制电流的电路。
其原理可以分为以下几个方面：
1. 反馈控制：开关电源将输出电压与参考电压进行比较，并根据比较结果调整开关管的开关时间，以稳定输出电压。
当输出电流超过限制值时，反馈控制机制会使开关管关闭更长的时间，从而降低输出电流。
2. 电流限制元件：电流限制元件通常采用电阻、电感或电容等元件。
当输出电流超过限制值时，电流限制元件会产生阻抗，从而限制电流的流动。
3. 负载检测：开关电源通过对输出端电流进行检测，了解负载电流的情况。
如果负载电流超过限制值，开关电源会通过反馈控制机制进行调整，限制输出电流。
4. 过电流保护：开关电源限流电路还会配备过电流保护机制，当输出电流超过一定阈值时，保护电路会将开关管关闭，以保护开关电源和负载不受过电流的损害。
综上所述，开关电源限流电路通过反馈控制和限流元件来限制输出电流，从而保护电源和负载，使其在安全范围内工作。
开关电源反馈设计
这里的设计方法仅限于已知电容量大小, 对模块电源来说, 不接电容和接不同类型电 容都要稳定, 则剪切频率不可能太高,Type 1 或 Type 2 或其他类型补偿器也能使用, 因根据实际情况加以调整而不可拘泥.
图 8. Type 2 设计结果
图 9. Type 3 设计结果
其中,
ωp
=
C
1 ⋅(R +
a
L c
RL
D Vg
p
图 1.
a d*Vap/D
RC
R
C
c
1D Ic*d
p
图 2.
d*Vap/D
L
RL
Vg
1D
RC
Ic*d
C
图 3.
开环控制到输出传递函数 Gvd:
Gvd
= Vg
⋅R R + RL
⋅ 1+ s
1+ s ωz ω0Q + s2
ω02
,
电源反馈设计速成篇之二: 仿真篇 (Voltage mode, CCM) 图 1 为 Pspice 电路, 开关平均模型是关键. 画好后先仿真直流工作点, 因为二极 管压降, 输出电压低于 15V. 但交流仿真不变 如图 2 所示. 为了和表达式结果对比, 将仿真结果读入 Mathcad, 比较结果如图 3 所示. 红色为表达式计算结果, 蓝色为 Pspice 仿真结果, 一致性很好.
L
RL
Vg
1D
RC
Ic*d
C
R
图 7. Voltage Mode CCM Buck 小信号模型
60
40
gain(Gvd(2i⋅π⋅f n)) 20
0
mag〈1〉
开关电源五种PWM反馈控制模式
开关电源五种PWM反馈控制模式
1 引言
PWM 开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参
数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值
进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电
压或电流等被控制信号稳定。
PWM 的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
现在主要有
五种PWM 反馈控制模式。
下面以VDMOS 开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM 反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电
路原理示意2 开关电源PWM 的五种反馈控制模式
一般来讲，正激型开关电源主电路可用
输入电压、电流等信号在作为取样控制信号时，大多也需经过处理。
由
于处理方式不同，下面介绍不同控制模式时再分别说明。
2.1 电压模式控制PWM (Voltage-mode Control PWM)
电压模式控制的优点：①PWM 三角波幅值较大，脉冲宽度调节时具有
较好的抗噪声裕量;②占空比调节不受限制;③对于多路输出电源，它们之间的
交互调节效应较好;④单一反馈电压闭环设计、调试比较容易;⑤对输出负载的变化有较好的响应调节。
缺点：①对输入电压的变化动态响应较慢;②补偿网络设计本来就较为复杂，闭环增益随输入电压而变化使其更为复杂;③输出LC 滤
波器给控制环增加了双极点，在补偿设计误差放大器时，需要将主极点低频衰。
开关电源反馈电路
电流型开关电源中电压反馈电路的设计2007-11-29 09:35:15| 分类：电源| 标签：|字号大中小订阅尚修香侯振义空军工程大学电讯工程学院在传统的电压型控制中，只有一个环路，动态性能差。
当输入电压有扰动时，通过电压环反馈引起占空比的改变速度比较慢。
因此，在要求输出电压的瞬态误差较小的场合，电压型控制模式是不理想的。
为了解决这个问题，可以采用电流型控制模式。
电流型控制既保留了电压型控制的输出电压反馈,又增加了电感电流反馈,而且这个电流反馈就作为PWM控制变换器的斜坡函数，从而不再需要锯齿波发生器，使系统的性能具有明显的优越性。
电流型控制方法的特点如下:1、系统具有快速的输入、输出动态响应和高度的稳定性；2、很高的输出电压精度；3、具有内在对功率开关电流的控制能力；4、良好的并联运行能力。
由于反馈电感电流的变化率直接跟随输入电压和输出电压的变化而变化。
电压反馈回路中，误差放大器的输出作为电流给定信号，与反馈的电感电流比较，直接控制功率开关通断的占空比，所以电压反馈是电流型电源设计中很重要的问题。
本文介绍使用电流型控制芯片uc3842时，电压反馈电路的设计。
一、uc3842简介图1为UC3842PWM控制器的内部结构框图。
其内部基准电路产生＋5V基准电压作为UC3842内部电源，经衰减得2.5V电压作为误差放大器基准，并可作为电路输出5V/50mA的电源。
振荡器产生方波振荡，振荡频率取决于外接定时元件，接在4脚与8脚之间的电阻R与接在4脚与地之间的电容C共同决定了振荡器的振荡频率，f=1.8/RC。
反馈电压由2脚接误差放大器反相端。
1脚外接RC网络以改变误差放大器的闭环增益和频率特性，6脚输出驱动开关管的方波为图腾柱输出。
3脚为电流检测端，用于检测开关管的电流，当3脚电压≥1V时，UC3842就关闭输出脉冲，保护开关管不至于过流损坏。
UC3842PWM 控制器设有欠压锁定电路，其开启阈值为16V，关闭阈值为10V。
多路输出反激式开关电源的反馈环路设计
多路输出反激式开关电源的反馈环路设计的输出是直流输入、占空比和负载的函数。
在开关电源设计中，反馈系统的设计目标是无论输入电压、占空比和负载如何变幻，输出电压总在特定的范围内，并具有良好的动态响应性能。
模式的开关电源有延续电流模式(CCM)和不延续电流模式(DCM)两种工作模式。
延续电流模式因为有右半平面零点的作用，反馈环在负载电流增强时输出电压有下降趋势，经若干周期后终于校正输出电压，可能造成系统不稳定。
因此在设计反馈环时要特殊注重避免右半平面零点频率。
当反激式开关电源工作在延续电流模式时，在最低输入电压和最重负载的工况下右半平面零点的频率最低，并且当输入电压上升时，传递函数的增益变幻不显然。
当因为输入电压增强或负载减小，开关电源从延续模式进入到不延续模式时，右半平面零点消逝从而使得系统稳定。
因此，在低输入电压和重输出负载的状况下，设计反馈环路补偿使得囫囵系统的传递函数留有足够的相位裕量和增益裕量，则开关电源无论在何种模式下都能稳定工作。
1 反激式开关电源典型设计图1是为变频器设计的反激式开关电源的典型，主要包括沟通输入整流电路，反激式开关电源功率级电路(有控制器、MOS管、及整流组成)，RCD缓冲电路和反馈网络。
其中PWM控制芯片采纳UC2844。
UC2844是电流模式控制器，芯片内部具有可微调的(能举行精确的占空比控制)、温度补偿的参考基准、高增益误差、电流取样。
开关电源设计输入参数如下：三相380V工业沟通电经过整流作为开关电源的输入电压Udc，按最低直流输入电压Udcmin为250V举行设计；开关电源工作频率f为60kHz，输出功率Po为60W。
当系统工作在最低输入电压、负载最重、最大占空比的工作状况下，设计开关电源工作在延续电流模式(CCM)，纹波系数为0．4。
设计的第1页共6页。
测量开关电源闭环反馈响应
、
侄 兰一 一 餐
ｌ ￡ ● ｔ ■ ｔ
… 一 一
电源 输 出。
扰 动信 号 应 该 在 控 制 环 反 馈
信 号 被 限 制在 单 条 路 径 的地 方 注 人 ，并且来 自低 阻抗 的驱 动源 ： 连 接 到 电 源 输 出 或误 差 放 大 器输 出
时， 增益 低于单位 增益 的量 ， 以分贝 为 单位 表示 。
，
■ ．
维普资讯
， ． ，
薯Ｋｅ ｌ ｎ Ｓａｚｊ 应 Ｓ ｐ ｌ ｇ ｕ ｐｉ ｎ 开 关 电源 依靠 反 馈 控 制 环 路来 保 输入 到电子 表软件 中 ：
证 在 不 同 的负 载 情 况下 得 到 所需 的电 且被 掩 盖 在噪 声 和 电 源开关 台 阶所 产
《 鎏 的 制 对 电 比 低如 电 电 特 是 控 环 益 过 位 益 ＝ 限 在 条 径 点 注 扰 信 ： 控 环 地 压 较 。果 源 别 在制 增 经单 增 时 制 单 路 的 来 人 动 号
囊
在这一例 子 中 ，从 ０ Ｂ 增 益 交点 生 的失 真 中。 Ｄ Ｔ 用来 从 中提 取 出感 ｄ Ｆ
耋
量
压和 电流 。 馈控制 环路 的设 计影 响 到 到 ３ ０测 量 得 到 的 相 位 裕 量 为 ８ 。 兴 趣 的信 号 。 反 ６。 ２ ０到 ７ ＝。从 ０ Ｂ增 益交点 到相 ３ ｄ 许多 因素 ，包括 电压调 整 、 稳定 性和瞬 ｃ ６ 。 ２ ８ ）
比较合适 的 ，考 虑到 非常保 守 的增
具 有接 近最优 的响应 ； 它将 是无条件 稳 益 和相位 裕量 ，不必 接近 不稳定 区 定 的 ，即不 会 阻 尼过 小 也 不会 阻 尼 过 即可改 善控 制环 的动 态特 性 。当然 大 。 过测量 在远 远超 出控 制环通 常操 通 需 要对 误 差放大器 补偿器 件进 行一
开关电源五种PWM反馈控制模式
开关电源五种PWM反馈控制模式1 引言PWM开关稳压或稳流电源基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。
PWM 的开关频率一般为恒定，控制取样信号有：输出电压、输入电压、输出电流、输出电感电压、开关器件峰值电流。
由这些信号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流及恒定功率的目的，同时可以实现一些附带的过流保护、抗偏磁、均流等功能。
现在主要有五种PWM反馈控制模式。
下面以VDMOS开关器件构成的稳压正激型降压斩波器为例，说明五种PWM反馈控制模式的发展过程、基本工作原理、详细电路原理示意图、波形、特点及应用要点，以利于选择应用及仿真建模研究。
2开关电源PWM的五种反馈控制模式一般来讲，正激型开关电源主电路可用图1所示的降压斩波器简化表示,Ug表示控制电路的PWM输出驱动信号。
根据选用不同的PWM反馈控制模式，电路中的输入电压Uin、输出电压Uout、开关器件电流(由b点引出)、电感电流(由c点引出或d点引出)均可作为取样控制信号。
输出电压Uout在作为控制取样信号时，通常经过图2所示的电路进行处理，得到电压信号Ue，Ue再经处理或直接送入PWM 控制器。
图2中电压运算放大器(e/a)的作用有三：①将输出电压与给定电压Uref的差值进行放大及反馈，保证稳态时的稳压精度。
该运放的直流放大增益理论上为无穷大，实际上为运放的开环放大增益。
②将开关电源主电路输出端的附带有较宽频带开关噪声成分的直流电压信号转变为具有一定幅值的比较“干净”的直流反馈控制信号(Ue)即保留直流低频成分，衰减交流高频成分。
因为开关噪声的频率较高，幅值较大，高频开关噪声衰减不够的话，稳态反馈不稳;高频开关噪声衰减过大的话，动态响应较慢。
虽然互相矛盾，但是对电压误差运算放大器的基本设计原则仍是“低频增益要高，高频增益要低”。
开关电源反馈电路原理
开关电源反馈电路原理一、电压反馈原理电压反馈是开关电源反馈电路中最常用的一种控制方法，通过测量输出电压与参考电压之间的差值，得到一个误差信号，并将其经过放大、滤波等处理，反馈给控制器进行调整，使输出电压稳定在设定值。
电压反馈的核心部分是误差放大器，它的作用是将输入信号进行放大，并将放大后的信号与参考电压进行比较，得到误差信号。
同时，误差放大器还具有较低的输出阻抗，以便能够快速响应输出电压的波动。
误差放大器的输出信号经过滤波器进行低通滤波，以去除高频噪声，并且具有较高的稳定性和快速响应的特点。
得到的误差信号会经过控制器的处理，输出一个控制信号给开关管，控制开关管的导通和截止，从而调整输出电压。
二、电流反馈原理电流反馈是对开关电源输出电流进行控制的一种方法，其原理与电压反馈类似，通过测量输出电流与参考电流之间的差值，得到一个误差信号，并将其经过放大、滤波等处理，反馈给控制器进行调整，使输出电流稳定在设定值。
电流反馈的核心部分也是误差放大器和滤波器，其功能和电压反馈的类似，不同的是测量的是输出电流而不是输出电压。
通过电流反馈，可以实现对输出电流的精确控制，防止电流过大或过小而导致的电源故障。
三、双回路反馈原理在一些高要求的开关电源中，需要同时对输出电压和输出电流进行控制，提高整个系统的稳定性和可靠性。
这时，可以采用双回路反馈原理。
双回路反馈原理就是在电压反馈和电流反馈的基础上，同时测量输出电压和输出电流，得到误差信号，并分别对其进行放大、滤波等处理，然后反馈给控制器进行调整。
通过双回路反馈，可以实时监测和控制输出电压和电流，有效保护负载设备，并提高整个系统的稳定性和可靠性。
总之，开关电源反馈电路是一种常用的控制方法，通过测量输出电压、电流与参考值之间的差值，得到误差信号，并通过控制器进行处理，从而控制开关管的导通和截止，保持输出电压、电流稳定在设定值。
通过采用电压反馈、电流反馈或双回路反馈等原理，可以实现对开关电源输出电压、电流和功率的精确控制，提高系统的稳定性和可靠性。
开关电源_原边反馈技术(绝对实用)
隔离后，如果要检测输出的情况，需要用隔离元件，比如光耦等，这 样就增加了电源的成本，光耦本身的寿命也会成为电源的瓶颈，基于 此，开发出了原边反馈技术。
原边反馈不从输出直接采样，而是从初级线圈采样，通过初级线圈的情况 来计算次级线圈的情况，进一步推算输出的情况。
部分信息难以从初级线圈直接得到，因此通常还使用一个辅助线圈，辅助
数字电源设计技术交流 2019年8月17日星期六
热拔
如果在TOFF区间，也就是次级输出时热拔，相当于次级的负载阻抗突 然升高，此时会有个小的电压突变，随后所有的能量会在电容上聚集， 输出电压将升高。
如果在非TOFF区间热拔，除了看不到小的电压突变，导致的最终结果 和前面是没有区别的。
此区间输出空载 此处输出空载
热插和短路判断
热插时，负载突然变小，输出电压会跌落，电源需要输出更多的能量 到次级，但是要区分热插和短路。
不光要区分热插和短路，在任何时候都需要判断是否短路。
短路时，TOFF时间会变得很短，可以通过检查TOFF开始到VSES过零点的时间 来判断，或者通过TOFF区间的斜率来判断。
如果输出不在TOFF期间发生短路，就得等到下一个TOFF才能检测到，在短路 后，输出电容会有很大的电流，这个大电流如果持续时间过长，导致电容 温升，会对电容的寿命会有一定的影响，所以能尽早的检测TOFF是很重要 的。
从市场的角度来说，隔离和非隔离都是需要的，如果用相同的技术来解决， 无疑可以节省大量研发成本。
VSND
VSND
VSND
.
VO
VO
VO
.
.
.
IC
.
IC
.
IC
VSES
17
《开关电源反馈》课件
功率反馈
总结词
功率反馈通过监测开关电源的输出功 率来控制其输出。
详细描述
功率反馈的工作原理是将开关电源的 输出功率的变化转化为电信号，并将 其反馈到控制电路中。控制电路根据 反馈信号调整开关电源的输出，以保 持输出功率的稳定。
开关电源反馈系统的控制方式
总结词
开关电源反馈系统的控制方式主要有比例控制、积分控制和微分控制等。
反馈环路的设计原则
包括电源、反馈网络、比较器和误差放大 器等。
将输出电压或电流与参考值进行比较，产 生误差信号，用于调节开关电源的输出。
确保系统的稳定性和快速响应能力，同时 减小误差。
反馈元件的选择与设计
电阻的选择
根据系统要求选择适当的电阻值和精度 ，以满足系统性能要求。
运算放大器的选择
根据系统增益、带宽和精度要求选择适 当的运算放大器。
《开关电源反馈》ppt课件
目录
• 开关电源反馈系统概述 • 开关电源反馈系统的工作原理 • 开关电源反馈系统的设计
目录
• 开关电源反馈系统的应用 • 开关电源反馈系统的优化与改进
01
开关电源反馈系统概述
开关电源反馈系统的定义与作用
01
02
定义
作用
开关电源反馈系统是指通过反馈控制理论和技术，对开关电源的输出 电压或电流进行实时监测和调节，以保证输出稳定、可靠的系统。
这有助于提高光伏逆变器的效率和稳定性，延长其使 用寿命。
05
开关电源反馈系统的优化 与改进
提高开关电源的效率
01
02
03
优化控制策略
采用先进的控制算法，如 PID控制、模糊控制等， 提高开关电源的效率。
降低损耗
优化电路设计，减小导线 和元件的损耗，提高整体 效率。
开关电源常用的反馈电路与光耦CTR值对开关电源的影响
开关电源常用的反馈电路与光耦CTR值对开关电源的影响开关电源是闭环控制电路，所以输出反馈必不可少。
这个反馈是指将输出电压通过某种形式，反馈给控制电路中的误差放大器输入端，与基准电压进行比较。
开关控制电路的形式，可以有千万种，但反馈电路只有四种基本类型。
一、常用的四种基本反馈类型1、基本反馈电路基本反馈电路这种反馈电路的优点是电路简单、成本低廉，适用于小型化、经济型的开关电源。
缺点是稳压性能较差，电压调整率Sv=±1.5％～±2％，负载调整率Sl≈±5％。
2、改进型基本反馈电路这种反馈电路只是在基本反馈电路的基础上增加一只稳压管VDz 和电阻R1，负载调整率将达到±2％。
这种类型的反馈电路，VDz的稳压值一般为22V，需适当增加反馈绕组的匝数，提高反馈电压UFB，才能满足电路的需要。
3、配稳压管的光耦反馈电路配稳压管的光耦反馈电路这种反馈电路由VDz提供参考电压Uz，当Uo发生变化时，在LED上可反映出误差电压的变化，光耦有一定的电压或者电流放大作用，这种电路相当于附属增加一个外部误差放大器，与内部误差放大器共同作用，增大了误差放大器的增益指数，使得控制器对输出电压的变化变得更敏感，它可使负载调整率达到±1％以下。
4、配TL431的精密光耦反馈电路配TL431的精密光耦反馈电路这种反馈电路比较复杂，但电压稳定性能最好。
利用TL431可调式精密并联稳压器来代替稳压管，构成高灵敏度外部误差放大器，对Uo作精细调整，让电压调整率和负载调整率都达到±0.2％，能与线性稳压电源相媲美。
这种反馈电路常用于精密开关电源。
二、开关电源相关重要参数CTR：发光管的电流和光敏三极管的电流比的最小值。
隔离电压：发光管和光敏三极管的隔离电压的最小值。
光耦的技术参数：主要有发光二极管正向压降VF、正向电流IF、电流传输比CTR、输入级与输出级之间的绝缘电阻、集电极-发射极反向击穿电压V(BR)CEO、集电极-发射极饱和压降VCE(sat)。
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Uo
180 165 150 135 120 105 90 75 Gain( f ) 60 45 P hase( f ) 30 15 0 15 30 45 60 75 90 1 10 100 f
1 10
3
1 10
4
1 10
5
PI调节器的传递函数：
R1
开环传递函数的幅频特性（波特图）：
Open Loop Gain Phase Curve:
G ain f ) 2 0 l og G 2 i f (
P h ase f ) arg G 2 i f (
1 80
180 160 140 120 100 80 60 40 Gain( f ) 20 0 P hase( f ) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 100
内环 反馈量 内环 输入量 控制量 D
输入量
控制量 If
控制量 Ve
反馈量
Small Signal Analysis and Transfer Function
PI Controller
Optic Coupler
PWM
Power Stage
Modeling DC/DC Converter with Small signal Analysis
P h ase f ) arg G 2 i f ( 1 80
180 160 140 120 100 80 60 40 Gain( f ) 20 0 P hase( f ) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 100
相角裕量(degree) 40o 增益裕度(db) 10db 反馈带宽(kHz) 9kHz
2.
3.
反馈系统的稳定性分析：
R(s) + R1(s) G2(s)
C ( s ) H ( s ) R( s )
G1(s)
C(s)
H ( s)
G1( s) G1( s) 1 G1( s)G 2( s) 1 G ( s)
G(s)=G1(s)G2(s) 称为反馈回路的开环传递函数，可以通过分析G(s) 的行为来考察反馈回路的稳定性，即当G(s)=-1或接近-1时系统将 变得不稳定.
R2 R1Cs 1 G( s) Uo / Ui R1 R2 R' Cs 1
R1 1 1 0
90 80 70 60 50 40 30 20 Gain( f ) 10 0 P hase( f ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 4
R'
R1 R2 R1 R2
自动控制系统的数学描述：
R(s)
G(s)
C(s)
C (s) G(s) R(s) C (s) G1(s)G2(s) R(s)
R(s) G1(s) G2(s)
C(s)
G(s) G1(s)G 2(s)
C (s) G1(s)(R(s) R1(s))
G1( s)(R( s) G 2(s)C (s))
1 10
3
1 10 f
4
1 10
5
开环传递函数的幅频特性的测量：
R(s) + R1(s) G1(s) C(s)
G2(s)
如何测得开环传递函数G(s)=G1(s)G2(s)? R(s) + R1(s) G2(s) G(s)=A(s)/B(s) B G1(s) C(s) A
A/B f
A
B
网络分析仪
8
R2 1 1 0
3
C 1 10
一階極點
p
1 R1C
一階零點
z
1 R' C
1 10
3
1 10 f
4
1 10
5
常见电路的传递函数：
G( s) Uo / Ui
G ( s)
6
1 sC 1 sL R sC
Ui
L
R C
Uo
1 LCs 2 RCs 1
1.
传递函数G(s)：所有控制系统的传递函数均为一有理多 项分式， 其中s为复数。
传递函数G(s)的零点：即复数方程 b0 s m b1s m1 ... bm 0 的根，即使G(s)为零的s的取值。 传递函数G(s)的极点：即复数方程 s n a1s n1 ... an 0 的根，即使G(s)为无穷大的s的取值。
s nC(s) a1s n1C(s) .... anC(s) b0 s m R(s) b1s m1R(s) .... bm R(s)
b0 s m b1s m1 ... bm C ( s) n R( s ) G ( s ) R ( s ) n 1 s a1s ... am b0 s m b1s m1 ... bm G( s ) n s a1s n1 ... am
3 ~ 5us
3 10
6
一階極點
p
1
1 10
4
1 10 f
5
1 10
6
积分器的传递函数：
C
G ( s) Uo / Ui
1 sC
Ui
R +
R 1 10
4
R
1 RCs
Vref
R1
Uo
180 160 140 120 100 80 60 40 Gain( f ) 20 0 P hase( f ) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1
自动控制系统需分析解决的问题：
1. 稳定性：稳定性问题是任一自动控制系统能否实际应用 的必要条件，自动控制理论应给出影响稳定性的因数， 并给出各种因数引起稳定或不稳定的范围。 稳态响应：即在稳态情况下，控制系统控制的准确程度， 以及控制系统对各种干扰的抑制能力。
2.
3.
动态响应：当输入量改变或者有干扰引入后，控制系统 以多快以及怎样的方式达到新的稳定状态。
C 1 10
4
L 1 10
90 75 60 45 30 15 0 15 Gain( f ) 30 45 P hase( f ) 60 75 90 105 120 135 150 165 180 3 1 10
R 0 .02
二階極點
n
1 LC
1 10
4
1 10 f
5
1 10
3
C1 1 1 0
8
C2 1 1 0
9
R2
+
C2
Vref
R3
Uo
G( s) Uo / Ui
R1C1s 1 R2C1s( R1C2 s 1)
100 f
1 10
3
1 10
4
1 10
5
1. 2.
零点凭率为1/(R1C1), 极点频率为1/(R1C2) 零点频率必须小于极点频率，即C2<<C1
自动控制系统的数学描述：
c(t) 变换环节 r(t)
常微分方程描述：
dn dt n d c(t ) a1 dt n1 c(t ) .... an c(t ) b0
n1
dm dt m
d r (t ) b1 dt m1 r (t ) .... bm r (t )
m1
拉普拉斯变换：
1 10
3
1 10 f
4
1 10
5
开环传递函数稳定性判据：
1.
2. 3.
相位在低频段趋向于180度（即保证系统是负反馈系统）。
Open Loop Gain Phase Curve:
G ain f ) 2 0 l og G 2 i f (
在增益大于0的区间，相位必须大于0度。 在相位等于或接近0度时, 增益必须小于0。
G( s) Uo / Ui
1 sC 1 R sC
Uo
1 RCs 1
C 1 10
9
一階極點
p
1 RC
1 10
4
1 10 f
5
1 10
6
常见电路的传递函数：
R1 Ui C Uo R2
G ( s) Uo / Ui R2
R2
1 sC 1 sC
R1 R1
输出量 Vo
B A Source
内环 反馈量 内环 输入量 控制量 D
输入量
控制量 If
控制量 Ve
反馈量
常见电路的传递函数：
R 复祖抗
C
1
L
jL
R
j C
1 sC
传递函数
R
sL
常见电路的传递函数：
R Ui C
R 1 10
90 80 70 60 50 40 30 20 Gain( f ) 10 0 P hase( f ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 3 1 10 4
3.
4.
R2仅与增益有关，与零极点无关。
R3与反馈特性无关，仅与电压设置有关。
开关电源反馈电路的设计：
1. 2. 3. 4. 分析固有电路（包括主功率电路, PWM控制器,光耦等）的相 位极性, 确定控制器的极性, 保证负反馈连接。 确定固有电路的极点分布情况，一般有输出滤波器的二阶极 点，光耦的一阶极点，功率电路的特殊极点等。 设计反馈控制器，选择适当的零点补偿频率最低的极点。一 般补偿1~2个极点，补偿的极点越多系统的动态响应越好。 确定反馈控制器的增益，以获得最大的带宽，同时保证足够 的增益裕度和相角裕量。在无法准确估计系统增益的情况下， 可尝试较小的增益设计，以使系统稳定，再尝试较大的增益， 以获得良好的动态性能。