上周答应了某个同学说要发一份环路控制的文章,但是最近因为在忙新的电源研发,所以就给耽搁了,实属抱歉,趁着六一就把文章理一下。

 

在电源设计中,不管是什么产品,我们首先要保证电源的可靠性,所以我们需要对电源的可靠性进行验证,而环路的分析就是一种可以帮助我们判断出开关电源是否稳定的有效手段;在开关电源中,常见的的两种环路类型——电压环路和电流环路。

 

电压环路应用最多的线路就数电源的反馈线路,所谓反馈线路就是放大器电路输出量的全部或者部分通过一定方式反还给输出所构成的回路,完成这个模式所使用的元器件称为反馈元件,这个线路我们通常称为反馈线路。

 

电流环路一般和电路板的 PCB 设计走线有关,拙略的设计可能会导致电源出现电磁干扰,从而影响到电源的正常使用。

 

在开关电源中,运放反馈网络中,环路分析可以测量系统的增益、相位随着频率变化而变化的量;通过分析系统增益余量和相位余量,可以判断出系统的稳定性;在被动器件的阻抗分析中,环路分析可以观察电容电感的高频阻抗特性,测量电容 ESR 等等。

 

稳定的反馈线路对开关电源来说非常重要,如果没有足够的相位裕度和幅值裕度,电源的动态响应性能就会非常差甚至有可能会出现振荡现象。

 

环路分析的测量原理主要是给开关电源电路注入一个频率变化的正弦信号,测量开关电源在频域上的特征,通过分析增益余量和相位余量来判断环路是否稳定。

 

在我们电源中,反馈线路一般如下所示:

 

 

从上图中,我们可以看到输出经过取样,得到一个电压,然后这个电压与参考电压进行比较后输送给运放将得到的电流放大,最后通过光耦来控制输入端的占空比从而稳定住输出电压。