避免电源不稳定的九步设计法（上）

　　摘要：本文主要介绍了电源设计过程中，为避免可能出现的不稳定情况所采用的对应的设计方法。

　　如果电源不稳定，它的行为方式将不可预知，而且会造成输出电压振荡、音频噪声，甚至会在极端情况下出现电路及所连负载的过电压破坏。不稳定性可能不会在正常条件下表现出来，而仅在特定负载或输入电压水平下显现。不管怎样，一旦电源的控制环路不稳定，它最终都会遇到开关成周期出现不稳定以及占空比快速变化，这通常都发生在危急时刻。

　　采用以实验为依据的试错法来实现控制环路稳定不仅耗时，而且还容易出错。因为这种方法很难设想到并测试电源在其生命周期内将会遇到的每一种工作条件。反馈电路的设计令人生畏，但可以采用零极点配置、系统传递函数和基本线性控制理论等概念轻松地设计出稳定的控制环路。本文将向您介绍如何基于Power Integrations带PWM控制的TOPSwitch系列IC通过九个步骤设计出稳定的电压模式反馈电路(典型电路如下面图1所示)。请注意，PWM控制与Power Integrations许多其产品系列所采用的开/关控制方案截然不同。开/关控制的迟滞性可以实现非常稳定的性能，通常不需要进行额外的环路稳定。　　

 

　　分步式设计程序

　　该分析假定后级滤波器(上面的L2和C9)在达到其谐振频率之前不会影响环路响应。为确保这一点，对后级滤波器进行设计，使LPF和CPF以大于10kHz的频率进行谐振。也即：
          

　　第1步：设置环路性能参数

　　计算RHP零点(右半平面零点)的预期位置。

　　以连续导通模式工作的反激式电源的传递函数包含一个内在的右半平面零点(RHP零点)。其位置可以通过以下计算得出：
         

　　其中：RO是输出负载阻抗，D为初级开关的占空比，LE是次级侧的等效电感量，计算如下：
          

　　其中：NS为次级绕组圈数，NP为初级绕组圈数，L为变压器的初级电感值，D为初级开关的占空比。

　　选择一个合理的交叉频率f_CROSSOVER