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电源适配器控制电路的设计

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电源适配器控制电路的设计

电源适配器的主电路主要处理电能,而控制电路主要处理电信号,属于“弱电电路,但它控制着主电路中的开关元件的工作,一且偏离正常工作状态,将造成严重后果,使整个电源停止工作或损坏。电源的很多指标,如稳压稳流精度、纹波、输出特性等也都同控制电路相关。因此控制电路的设计质量对电源的性能至关重要,应作为设计工作的重点。同时控制电路功能众多,相对复杂,设计的内容也较复杂,周期较长,甚至可能出现反复,有时一些参数的确定还需要通过实验来得到。

首先介绍控制环路参数的设计和计算,然后介绍控制电路的设计和典型的电源适配器控制芯片的情况。

 

电压模式控制电路的设计

控制电路设计的目标是使电源适配器在各种工况下均能稳定工作,并且达到要求的动态性能,因此控制电路设计工作的核心是电压、电流反馈控制系统的设计。本节以第4章的内容为基础,介绍电压模式控制系统的设计。

电压模式控制电路的主要内容是电压调节器的结构形式和参数的确定,应按以下步骤进行。

 

电压调节器的结构形式

5V1A电源适配器通常都要求较高的输出电压稳压精度,较好的电源应该可以优于0。5%,这样高的稳态精度采用比例(P)调节器是难以达到的,因此电压调节器的结构形式都采用比例积分(F)或比例积分微分(PD)调节器,由于积分环节的存在,理论上讲输出电压的稳态误差为零。实际电路中,由于运算放大器零偏、漂移和基准源与反馈电路的误差等问题,实际稳态误差不会为零,但已可以达到较高的精度。

上述3种调节器的电路形式见图。

图中,ur为电压参考信号,是电压给定。是电压反馈。B是控制量,在电压模式控制中,控制量用来直接控制占空比;在电流模式控制中,电压调节器的控制量作为电流环的给定信号,用来控制输出电流。

这3种调节器的传递函数分别为

 

可以看出,P调节器具有1个零点,而PID调节器具有2个零点。采用P调节器,其结构简单,参数整定比较容易,但根据第4章中的对比可以知道这时系统开环幅频增益曲线的过零点只能选在低于输出LC滤波器截止频率的范围,因此闭环系统的响应速度较慢。大多数电源对电压环的动态响应速度要求较高,因此通常需要选择PID调节器。


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| 发布时间:2018.10.30    来源:电源适配器厂家
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