ZHCSLA9H April 1997 – October 2024 UC1842 , UC1843 , UC1844 , UC1845 , UC2842 , UC2843 , UC2844 , UC2845 , UC3842 , UC3843 , UC3844 , UC3845
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 應用
- 3 說明
- 4 器件比較表
- 5 引腳配置和功能
- 6 規格
- 7 詳細說明
- 8 應用和實現
- 9 器件和文檔支持
- 10修訂歷史記錄
- 11機械、封裝和可訂購信息
封裝選項
機械數據 (封裝 | 引腳)
散熱焊盤機械數據 (封裝 | 引腳)
訂購信息
8.2.2.10.4 補償環路
補償環路的設計涉及選擇適當的元件，以便可以設計所需的增益、極點和零點，從而在整個工作范圍內形成穩定的系統。環路有三個不同的部分：TL431、光耦合器和誤差放大器。這些階段中的每個階段都與功率級相結合，以形成穩定且穩健的系統。
為了獲得良好的瞬態響應，最終設計的帶寬必須盡可能大。使用方程式 47，CCM 反激式的帶寬 fBW 被限制為 RHP 零點頻率的 ?，或大概為 1.77kHz。
可以使用方程式 46 計算 或在波特圖（圖 8-3）上觀察到 fBW 處的開環功率級的增益，該增益等于 -19.55dB，且 fBW 處的相位等于 -58°。
補償環路的次級側部分首先建立調節后的穩態輸出電壓。為了設置穩壓輸出電壓，TL431 可調節精密并聯穩壓器非常適合用于隔離轉換器的次級側，因其具有精確的電壓基準和內部運算放大器。從轉換器輸出端子到 TL431 REF 引腳的分壓器中使用的電阻器是根據所需的功耗選擇的。由于 TL431 的 REF 輸入電流僅為 2μA，因此為 1mA 的分壓器電流 IFB_REF 選擇電阻器所產生的誤差將極小。使用方程式 48 計算頂部分壓器電阻 RFBU：
TL431 基準電壓 REFTL431 的典型值為 2.495V。為 RFBU 選用 9.53kΩ 電阻器。為了將輸出電壓設置為 12V，為 RFBB 使用 2.49kΩ。
為了獲得良好的相位裕度，需要一個補償器零點 fCOMPz，并且必須將其放置在所需帶寬的 1/10 處：
使用該轉換器，fCOMPz 必須設置為大概 177Hz。設置在 TL431 陰極至 REF 之間的串聯電阻器 RCOMPz 和電容器 CCOMPz 設置補償器零點位置。將 CCOMPz 設置為 0.01μF，使用方程式 52 計算 RCOMPz：
對 RZ 使用 88.7kΩ 的標準值并對 CZ 使用 0.01μF，可得出零點位于 179Hz 處。
參考圖 8-2，RTLbias 通過齊納二極管 DREG 提供的調節電壓為 TL431 提供陰極電流。為了實現穩健的性能，通過 10V 齊納提供 10mA 來偏置 TL431，并對 RTLbias 使用 1kΩ 電阻器。
補償回路的 TL431 部分的增益可寫成：
在右半平面零點或 ESR 零點的頻率（以最低者為準）處需要一個補償極點。根據之前的分析，右半平面零點 fRHPz 位于 7.07kHz 處，ESR 零點 fESRz 位于 1.68kHz 處；因此，對于這種設計，補償極點必須設置在 1.68kHz 處。光耦合器包含一個難以在頻率上表征的寄生極，因此該光耦合器設置了一個下拉電阻器，即 ROPTO 等于 1kΩ，這使得寄生光耦合器極進一步移出，超出了本設計的關注范圍。
可以使用 RCOMPp 和 CCOMPp 將所需的補償極點添加到初級側誤差放大器中。選擇 RCOMPp 為 10kΩ，使用方程式 54 確定 CCOMPp 的所需值。
CCOMPp 使用 10nF 電容器來將補償極點設置為 1.59kHz。
可能需要在初級側誤差放大器上添加直流增益，以獲得所需的帶寬，并有助于根據需要調整環路增益。對于 RFBG 使用 4.99kΩ 將誤差放大器上的直流增益設置為 2。此時，補償回路的誤差放大器級的增益傳遞函數 GEA(s) 可以表征為：
使用其電流傳輸比 (CTR) 通常在相關頻率范圍內為 100% 的光耦合器，以便 CTR=1，光耦合器級的傳遞函數 GOPTO(s) 等于：
至光耦合器內部二極管的偏置電阻器 RLED 和光發射器上的下拉電阻器 ROPTO 設置跨隔離邊界的增益。ROPTO 已設置為 1kΩ，但 RLED 的值尚未確定。
總閉環增益 GTOTAL(s) 是開環功率級 Ho(s)、光增益 GOPTO(s)、誤差放大器增益 GEA(s) 和 TL431 級增益 GTL431(s) 的組合：
可以選擇 RLED 的所需值以實現所需的交叉頻率 fBW。通過在所需的交叉頻率處將總環路增益設置為 1 并重新排列方程式 57，可以確定 RLED 的最優值，如方程式 58 所示。
1.3kΩ 電阻器適合 RLED 的要求。
基于補償環路結構，將整個補償環路傳遞函數寫成方程式 59。
最終的閉環波特圖如圖 8-5 和圖 8-6 所示。該轉換器實現的交叉頻率大概為 1.8kHz，相位裕度大概為 67o。
TI 建議檢查所有臨界情況下的環路穩定性，包括元件公差，以確保系統穩定性。
圖 8-5 轉換器閉環波特圖 - 增益
圖 8-6 轉換器閉環波特圖 - 相位