開(kāi)關(guān)電源閉環(huán)設(shè)計(jì)從回響基本概念中知道：擴(kuò)大器在深度負(fù)回響時(shí)，如輸入不變，電路參數(shù)改動(dòng)、負(fù)載改動(dòng)或干擾對(duì)輸出影響減小。回響越深，干擾引起的輸出過(guò)錯(cuò)越小。但是，深回響時(shí)，回響環(huán)路在某一頻率附加相位移如到達(dá)180°,一起輸出信號(hào)等于輸入信號(hào)，就會(huì)發(fā)生自激振動(dòng)。開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)電源不同于一般擴(kuò)大器，擴(kuò)大器加負(fù)回響是為了有滿意的通頻帶，滿意的安穩(wěn)增益，削減干擾和削減線性和非線性失真。而開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)電源，假定要等效為擴(kuò)大器的話，輸入信號(hào)是基準(zhǔn)（參閱）電壓Uref，一般說(shuō)來(lái)，基準(zhǔn)電壓是不變的；回響網(wǎng)絡(luò)就是取樣電路，一般是一個(gè)分壓器，當(dāng)輸出電壓和基準(zhǔn)一守時(shí)，取樣電路分壓比（kv）也是固定的（Uo=kvUref）。開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)電源不同于擴(kuò)大器，內(nèi)部（開(kāi)關(guān)頻率）和外部干擾（輸入開(kāi)關(guān)電源和負(fù)載改動(dòng)）十分嚴(yán)重，閉環(huán)設(shè)計(jì)目的不只需求對(duì)以上的內(nèi)部和外部干擾有很強(qiáng)抑制才能，確保靜態(tài)精度，而且要有杰出的動(dòng)態(tài)照顧。關(guān)于恒壓輸出開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)電源，就其回響拓?fù)涠?，輸入信?hào)（基準(zhǔn)）相當(dāng)于擴(kuò)大器的輸入電壓，分壓器是回響網(wǎng)絡(luò)，這就是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)回響。假定恒流輸出，就是電流串聯(lián)負(fù)回響。假定是恒壓輸出，對(duì)電壓取樣，閉環(huán)安穩(wěn)輸出電壓。因而，首先選擇安穩(wěn)的參閱電壓，通常為5～6V或2.5V，要求極小的動(dòng)態(tài)電阻和溫度漂移。其次要求開(kāi)環(huán)增益高，使得回響為深度回響，輸出電壓才不受開(kāi)關(guān)電源電壓和負(fù)載（干擾）影響和對(duì)開(kāi)關(guān)頻率紋波抑制。一般功率電路、濾波和PWM發(fā)生電路增益低，只需選用運(yùn)放（過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器）來(lái)獲得高增益。再有，由于輸出濾波器有兩個(gè)極點(diǎn)，最大相移180°，假定直接參與運(yùn)放組成回響，很簡(jiǎn)單自激振動(dòng)，因而需求相位補(bǔ)償。根據(jù)不同的電路條件，能夠選用Venable三種補(bǔ)償擴(kuò)大器。補(bǔ)償結(jié)果既滿意穩(wěn)態(tài)要求，又要獲得杰出的瞬態(tài)照顧，一起能夠抑制低頻紋波和對(duì)高頻重量衰減。
6.4.1?概述圖6.31為一個(gè)典型的正激變換器閉環(huán)調(diào)度的比如。能夠看出是一個(gè)負(fù)回響系統(tǒng)。PWM操控芯片中包含了過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器和PWM構(gòu)成電路。操控芯片也供給許多其他的功能，但了解閉環(huán)安穩(wěn)性問(wèn)題，僅需考慮過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器和PWM。關(guān)于輸出電壓Uo緩慢或直流改動(dòng),閉環(huán)當(dāng)然是安穩(wěn)的。例如輸入電網(wǎng)或負(fù)載改動(dòng)（干擾），引起Uo的改動(dòng)，經(jīng)R1和R2取樣（回響網(wǎng)絡(luò)），送到過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器EA的反相輸入端，再與加在EA同相輸入端的參閱電壓(輸入電壓)Uref比較。將引起EA的輸出直流電平Uea改動(dòng)，再送入到脈沖寬度調(diào)制器PWM的輸入端A。在PWM中，直流電平Uea與輸入B端0～3V三角波Ut比較，發(fā)生一個(gè)矩形脈沖輸出，其寬度ton等于三角波初步時(shí)刻t0到PWM輸入B三角波與直流電平相交時(shí)刻t1。此脈沖寬度選擇了芯片中輸出晶體管導(dǎo)通時(shí)刻，一起也選擇了操控晶體管Q1的導(dǎo)通時(shí)刻。Udc的添加引起Uy的添加，因Uo=Uyton/T，Uo也隨之添加。Uo添加引起Us添加，并因而Uea的削減。從三角波初步到t1的ton相應(yīng)削減，Uo恢復(fù)到它的初始值。當(dāng)然，反之亦然。PWM發(fā)生的信號(hào)能夠從芯片的輸出晶體管發(fā)射極或集電極輸出，經(jīng)電流擴(kuò)大供給Q1基極驅(qū)動(dòng)。但不論從那一點(diǎn)－發(fā)射極仍是集電極－輸出，有必要確保當(dāng)Uo添加，要引起ton削減,即負(fù)回響。應(yīng)當(dāng)注意，大多數(shù)PWM芯片的輸出晶體管導(dǎo)通時(shí)刻是t0到t1。關(guān)于這樣的芯片，Us送到EA的反相輸入端，PWM信號(hào)假定驅(qū)動(dòng)功率NPN晶體管基極（N溝道MOSFET的柵極），則芯片輸出晶體管應(yīng)由發(fā)射極輸出。但是，在某些PWM芯片（TL494）中，它們的導(dǎo)通時(shí)刻是三角波Ut與直流電平（Uea）相交時(shí)刻到三角波中止時(shí)刻t2。關(guān)于這樣的芯片，假設(shè)驅(qū)動(dòng)NPN晶體管，輸出晶體管導(dǎo)通（假設(shè)從芯片的輸出晶體管發(fā)射極輸出），這樣會(huì)隨晶體管導(dǎo)通時(shí)刻添加，使得Uo添加，這是正回響，而不是負(fù)回響。因而，TL494一類(lèi)芯片，Us送到EA的同相輸入端，Uo添加使得導(dǎo)通時(shí)刻削減，就能夠選用芯片的輸出晶體管的發(fā)射極驅(qū)動(dòng)。?圖6.31電路是負(fù)回響且低頻安穩(wěn)。但在環(huán)路內(nèi)，存在低電平噪音電壓和含有豐盛連續(xù)頻譜的瞬態(tài)電壓。這些重量經(jīng)過(guò)輸出Lo,Co濾波器、過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器和Uea到Uy的PWM調(diào)節(jié)器引起增益改動(dòng)和相移。在諧波重量中的一個(gè)重量，增益和相移或許導(dǎo)致正回響，而不再是負(fù)回響，在6.2.7節(jié)我們已議論過(guò)閉環(huán)振動(dòng)的機(jī)理。以下就開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)電源作加體分析。?6.4.2?環(huán)路增益?仍是來(lái)研討圖6.31正激變換器。假定回響環(huán)在B點(diǎn)－連接到過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器的反相輸入端斷開(kāi)成開(kāi)環(huán)。任何一次諧波重量的噪聲從B經(jīng)過(guò)EA擴(kuò)大到Uea，由Uea傳遞到電壓Uy的平均值,和從Uy的平均值經(jīng)過(guò)Lo,Co回來(lái)到Bb(正好是從前環(huán)路斷開(kāi)點(diǎn))都有增益變化和相移。這便是6.2.7議論的環(huán)路增益信號(hào)通路。?假設(shè)假定某個(gè)頻率f1的信號(hào)在B注入到環(huán)路中，回到B的信號(hào)的幅值和相位被上面提到回路中的元件改動(dòng)了。假設(shè)改動(dòng)后的回來(lái)的信號(hào)與注入的信號(hào)相位準(zhǔn)確相同，而且幅值等于注入信號(hào)，即滿意GH＝-1。要是現(xiàn)在將環(huán)閉合（B連接到Bb），而且注入信號(hào)移開(kāi)，電路將以頻率f1繼續(xù)振動(dòng)。這個(gè)引起開(kāi)端振動(dòng)的f1是噪聲頻譜中的一個(gè)重量。?為抵達(dá)輸出電壓（或電流）的靜態(tài)精度，過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器必須有高增益。高增益就或許引起振動(dòng)。過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器以外的傳遞函數(shù)一般無(wú)法改動(dòng)，為避免參與過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器往后振動(dòng)，一般經(jīng)過(guò)改動(dòng)過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器的頻率特性（校正網(wǎng)絡(luò)），使得環(huán)路頻率特性以-20dB/dec穿越，并有45°相位裕度，以抵達(dá)閉環(huán)的安穩(wěn)。以下我們研討過(guò)錯(cuò)擴(kuò)大器以外的電路傳遞函數(shù)的頻率特性。帶有LC濾波電路的環(huán)路增益Gf?除了反激變換器（輸出濾波僅為輸出電容）外，這兒議論的全部拓?fù)涠加休敵鰹V波器。一般濾波器設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)脈動(dòng)電流為平均值（輸出電流）的20%選取濾波電感。根據(jù)容許輸出電壓紋波和脈動(dòng)電流值以及電容的ESR選取輸出濾波電容。假設(shè)電解電容沒(méi)有ESR（最新產(chǎn)品），只按脈動(dòng)電流和容許紋波電壓選取。由此取得輸出濾波器的諧振頻率，特征阻抗，ESR零點(diǎn)頻率。在頻率特性一節(jié)圖6.7示出了LC濾波器在不同負(fù)載下的幅頻和相頻特性。?為簡(jiǎn)化議論，假定濾波器為臨界阻尼Ro=1.0Zo，帶有負(fù)載電阻的輸出LC濾波器的幅頻特性如圖6.32(a)中12345所示。此特性假定輸出電容的ESR為零。在低頻時(shí)，Xc>>XL，輸入信號(hào)不衰減，增益為1即0dB。在f0以上，每十倍頻Co阻抗以20dB削減，而Lo阻抗以20dB添加，使得增益變化斜率為－40dB/dec。當(dāng)然在f0增益不是遽然轉(zhuǎn)變?yōu)椋?/span>2斜率的。實(shí)際上在f0前增益曲線滑潤(rùn)脫離0dB曲線，并在f0后不久漸近趨向－40dB/dec斜率。這兒為議論方便，增益曲線遽然轉(zhuǎn)向－40dB/dec。?假設(shè)使相應(yīng)于Ro=1.0Zo條件下安穩(wěn)，那么在其它負(fù)載也將安穩(wěn)。但應(yīng)研討電路在輕載（Ro>>1.0Zo）時(shí)的特性，因?yàn)樵?/span>LC濾波器轉(zhuǎn)機(jī)頻率f=?f0增益諧振提高。
濾波電容有ESR的LC濾波器幅頻特性如圖6.35b的曲線123456。大多數(shù)濾波電容具有ESR。在f0以上的低頻段，容抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于ESR，從Uo看到阻抗僅是容抗起首要作用，斜率仍為-40dB/dec；在更高頻時(shí)，esrRC<<ω1，從輸出端看的阻抗僅僅ESR，在此頻率規(guī)模，電路變?yōu)?/span>LR濾波，而不是LC濾波。即
式中轉(zhuǎn)機(jī)頻率fesr＝Resr/（2πL）。在此頻率規(guī)模，感抗以20dB/dec添加，而ESR堅(jiān)持常數(shù)，增益以-20dB/dec斜率下降。?幅頻特性由-40dB/dec轉(zhuǎn)為-20dB/dec斜率點(diǎn)為fesr,這里電容阻抗等于ESR。ESR供給一個(gè)零點(diǎn)。改動(dòng)是漸近的，但所示的遽然改動(dòng)也足夠準(zhǔn)確。
