控制端补偿及偏置电路的设计实例 admin    18/09/08



一.控制端补偿电路的设计

    TOPSwitch系列单片开关电源的内部的控制环有两个极点。第一个极点的频率为 7kHz,是由内部阻容元件RA、CA组成的低通滤波器所决定的,其截止频率为7kHz。 该滤波器能滤掉开关噪声电压,而对误差电压仅产生很小的相移。第二个极点的频率为17kHz, 是由自动重启动电容(47uF)和控制端动态阻抗ZC而确定的。该极点适用于开关电源工作在不 连续模式且占空比D<50%的情况。

    使用TOPSwitch单片开关电源时,需要从控制端来对内部控制环进行补偿。控制端的3种补 偿电路如图3-15-1(a)~(c)所示。图(a)中仅用一只47uF补偿电容C1。图(b)中,在 C1上串联一只2~15Ω的低阻值电阻R,以降低极点的频率值,这种补偿方法适合连续模式。图 (c)中将R的阻值增加到15—100Ω,目的是消除自动重启动电容C1对控制环路的影响。但此 时须再增加旁路电容C2,且R不得超过100Ω,否则自动重启动频率会显著升高。图(c)适用 于不需要由C1产生17kHz极点的情况。

图3-15-1  控制端的3种补偿电路

二.偏置电路的设计

1.典型的偏置电路

    TOPSwitch系列单片开关电源的典型偏置电路如图3-15-2所示。由偏置绕组NB 输出的电压经过VD、C2整流滤波,获得+12V偏置电压UFB,给TOPSwitch的内部电 路提供偏压。由于NB的输出电流较小,因此VD可采用硅高速开关二极管1N4148,其 最高反向工作电压URM=75V,最大正向电流IFM=150mA,反向恢复时间trr=4ns。当 由于某种原因致使UO↑时,所产生的误差电压就使光耦合器中LED的IF↑, 进而使光耦合器中接收管的IE↑,控制端(C)的电流IC↑,占空比D↓,导 致UO↓,从而实现了稳压目的。反之,UO↓ → IF↓ → IE↓ → IC↓ → D↑ → UO↑, 同样起到稳压作用。

图3-15-2  典型偏置电路

    C1为控制端旁路电容,它能对控制环路进行补偿并设定自动重启动频率 当Cl=47uF时,自动重启动频率为1.2Hz,周期为0.83s,即每隔0.83s检测一次调节 失控的故障是否已被排除,若确认已被排除,就自动重新启动开关电源恢复正常工作。

2.带过电压保护的偏置电路

     一种带过电压保护的偏置电路如图3-15-3所示。这里使用一只lN5231B型5.1V、 20mA的稳压管VDZ来限制输出电压值。正常工作时控制端电压UC=5.7V。一旦开关电 源出现过电压故障,就导致偏置电压UB迅速升高时,VDZ立即被反向击穿,将控制端 电压UC钳位在5.1V。由于UC<5.7V,就迅速关断功率开关管(MOSFET),起到保 护作用。当光耦合器中的光敏三极管损坏或二次绕组开路时,该电路也能起到保护作 用。1N5231B可用国产稳压管2CW340代替。R(47Ω)为稳压管的偏置电阻。

图3-15-3  一种带过电压保护的偏置电路



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