开关电源中极点-零点型误差放大器分析与设计.pdf

开关电源中极点-零点型误差放大器分析与设计 刘皓春，黄原 武汉理工大学信息工程系，湖北武汉（430070 ） E-mail ：hy333hy@163.com 摘 要：由于很多原理性的数学式子很难用到实际的开关电源设计中，只有很少数的工程师 能够全面理解开关电源负反馈补偿环的原理。笔者避开一些繁琐的数学分析，从工程实际应 用出发，结合计算机辅助设计仿真软件 OrCAD10.5 ，提出一种基于频域分析法的开关电源 极点-零点型反馈误差放大器的设计方法。 关键词：误差放大器；极点；零点；频率响应 1. 引言 开关电源系统内部必然存在着具有连续频谱正弦傅立叶分量的电压噪声或电压瞬间变 化。这些噪声干扰分量通过输出滤波器，误差放大器等各个环节之后，增益和相位都会发生 变化从而造成开关电源系统可能的不稳定。这就需要设计较好的误差放大器校正网络，才能 使开关电源系统得以稳定。 2. 实际系统分析 实际开关电源系统最具代表性是电压控制型正激式变换器，如图2-1 所示。常用的电压 控制性拓扑结构中除了反激式变换器（只含有一个输出电容滤波器），其他所有常用的拓扑 结构都含有LC 输出滤波器。对于BUCK 电路，可把匝数比视为是1:1，其他分析类似。 VAV Lo Ns ESR Np Vo Vin Co Vi ∆V 图2-1 电压控制型正激式变换器 在设计稳定的开关电源系统时，首先要确定被控制对象的特性。这就要求设计者全面了 解开关电源各个主要部分对这个电源系统开环博德响应的影响。其中控制到输出特性（记为 GCO ）是非常重要的一个方面。控制到输出特性就是指在电源系统中不考虑误差放大器的 特性。误差电压输入到PWM （脉宽调制）的点作为输入点，记为Vi ，而输出反馈电压输入 到误差放大器负端的点作为系统的输出点，记为Vo 。从而系统的控制框图如图2-2 。如果输 入端用扫频仪“扫过”，所得到的博德图就是控制到输出特性。这个图对系统稳定性的设计是 - 1 - 至关重要的。 Vin Vref + Vi 电压至PWM Vo 误差放大器 功率开关 变压器 输出滤波器 变换器 _ 电阻 分压反馈 图2-2 控制框图 控制到输出特性，在忽略其他寄生参数影响的情况下，可视为由三部分串联组成： (1) PWM 脉宽调制增益(包括变压器在内) ，设为Gpwm ； (2) LC 输出滤波器增益，设为GLC ； (3) 反馈采样电阻增益，设为GR 。