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开关电源稳定度调节和测试 郭正好 深圳公明镇帝闻电子公司SPS研发部 开关电源是由主变换电路加一个控制电路构成。控制电路部分包括：取样;误差放大;补偿网络以及主控制电路的部分电路。在国际电工委员会（IEC）关于电源的名词中就有“影响量”(influence quantity)一词的规定。 所谓影响量，是指电源系统外部可能影响系统正常工作的物理量。比如输入电压，输出负载，环境温度及其它一些特殊情况。控制量是指电源的参考或给定基准电压。 在电源的稳定性方面，很多人都知道主电路如何测试，发生振荡时怎样解决。但对整个控制回路工作是否灵敏，反馈量是否合适却无法判断。 不同厂家生产的基准IC参数并不完全一样。下面用TL431IC来展开讨论。图 eq \o\ac(○,1)为TL431的内部方框图，其内部主要有高灵敏度放大器，基准发生器，输出控制部分构成。误差放大，补偿网络是一个负反馈的误差放大器。其反馈支路有比例(P)、积分(I)、微分(D)网络。简称PID网络，由RC组成。主要是起补偿和改善开关电源的瞬态(动态)性能作用，也是瞬态(动态)设计的重要部分。 补偿网络的设计内容是：选择适合的PID网络、选择、计算并确定PID网络的各组件参数。在我们实际应用时，TL431常用的几种补偿方法见附图 eq \o\ac(○,2)、 eq \o\ac(○,3)、 eq \o\ac(○,4)、 eq \o\ac(○,5)。 图 eq \o\ac(○,2)是一种最简单的单极值补偿线路。图 eq \o\ac(○,3)、图 eq \o\ac(○,4)是我们常用的一种补偿，具有一零值–极值。图 eq \o\ac(○,5)的放大器是一种比较复杂的补偿电路，共有两对零值–极值产生。 21 2 1 43 4 3 65 6 5 TRVR TR VR 7 稳定度的调节和测试 在实际应用时，不管用上述的那种补偿电路，都要针对整个系统做稳定性测试。现行的方法主要是依靠经验的试探法(try and error)，在设计过程中不断测量反映开关电源瞬态(动态)性能的幅频和相频特性的BODE图，或者直接测量电源输出的瞬时(动态)波形。每修改一次PID网络的参数，做一次测试。直到满足给定的瞬态(动态)性能指标为止。 BODE图常用的测试仪器是HP4194。但是此台仪器价格相当高。在没有测试仪器的情况下可以选择测试电源的输出端动态波形。当电源的负载从轻载到满载迅速变化时(可以用CHROMA电子负载的动态模式)。控制回路应能快速的将输出电压的变化反馈到PWM控制器输入端。通过PWM控制器使输出端电压保持稳定。由此来决定系统的控制部分是否正常工作。 图6是电源的驱动波形。电源的输出端理论上也应该是一个纯正的方波。但是在实际测试的波形图7里，波形的边缘有“下陷”或“上升”出现，这是因为在整流之后的电路里有电感和电容的存在，特别是电容 的“ESR”。TR为回复时间，VR为回复的瞬时电压值。在控制电路里，TR并不重要，重要的是VR，此值越小越好。在测试时，我们要调节电路使“TR”后面的波形稳定。如果波形上出现有噪声干扰，可在取样点对地加一100PF左右的高频电容予以消除。。下面是一个电源的实测波形，供参考。 不稳定时的动态波形 Input 90v, output :20% load to full load Input 120v, output :20% load to full load Input 230v, output :20% load to full load Input 265v, output :20% load to full load 不稳定时的BODE图 Input 90v, output :20% load to full load Input 120v, output :20% load to full load 正常时的波形 Input 230v, output :20% load to full load Input 265v, output :20% load to full load 正常时的BODE图