反激式开关电源的环路分析与设计

摘  要： 设计了一款反激式开关电源，依据理论计算出补偿器参数，通过实验调试证明计算参数能够使环路稳定，并接近于优化参数。
关键词： 环路设计；反激电源；误差放大器；零极点补偿；相位增益
       环路设计直接影响到电源的性能[1]，本文以最常用的反激电源为例，分析了环路稳定的条件以及环路设计的方法，并通过实验验证了该方法的可行性。
1 反激电源环路与常见环节的分析
     反激式电源的系统模型如图1所示[2]。
其中KPWM和KLC为功率部分放大倍数，KLC表示次级等效电感与滤波电容构成的滤波器的放大倍数，Kfb是反馈分压部分的放大倍数，Vref是参考电压，Kea是误差放大器的放大倍数，Kmod是调制器的放大倍数。可以得到开环传递函数为：
     
     反馈系统稳定一般要求其开环传递函数的幅相频特性曲线小于等于-10 dB的幅值裕度和45°~60°的相位裕度。在低频段有较高的增益以保证输出电压的精度，在中频段有较高的频率范围以加快系统的响应速度，在高频段有较快的衰减速度，以抑制高频纹波[3]。在反激电源中，当一个电源基本参数确定时，KPWM、KLC、Kfb、Vref、Kmod也相应确定，系统的开环传函只能通过误差放大器Kea来调节。调节误差放大器Kea实际就是调节系统零极点的个数及其分布位置，以满足系统需要的相位裕度和幅值裕度。在实际设计时，先画出除了误差放大器之外部分的伯德图，根据需要确定合适的补偿器类型，计算补偿器参数，并进行实际电路调试，以确定最优的补偿参数。
     本文以一款多路输出电源为例，分析了电源功率部分和环路的设计过程。