它的結(jié)構(gòu)源自三個(gè)基本拓?fù)渲?- 特別是降壓拓?fù)洹５牵c降壓轉(zhuǎn)換器不同，反式拓?fù)湓试S從輸入電源電氣隔離電壓輸出。此功能對(duì)于工業(yè)和消費(fèi)者應(yīng)用至關(guān)重要。

在用于穩(wěn)定電源轉(zhuǎn)換器的不同控制方法中，使用廣泛的控制方法是峰值電流模式，它不斷感知主要電流以為電源提供重要的保護(hù)。

此外，為了獲得更高的設(shè)計(jì)性能，通常使用稱為交叉調(diào)節(jié)的技術(shù)以負(fù)載的輸出來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器。

本文旨在向工程師展示如何正確設(shè)計(jì)穩(wěn)定反式轉(zhuǎn)換器以提供功能的控制循環(huán)。此過(guò)程包括地減少固定誤差，根據(jù)需要增加/減小帶寬，并盡可能增加相/增益余量。

在對(duì)控制器進(jìn)行必要的計(jì)算以穩(wěn)定峰值電流控制模式飛回來(lái)之前，重要的是要了解整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的組件：轉(zhuǎn)換器平均模型和控制循環(huán)（圖1）。

              圖1這是整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)中組件的外觀。資料整體電源系統(tǒng)

設(shè)計(jì)工程師的主要興趣是研究負(fù)載變化下轉(zhuǎn)換器的行為。考慮到固定的輸入電壓（v in），可以在占空比在占空比中產(chǎn)生的小擾動(dòng)下建模開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)移函數(shù)，以研究電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

匯總的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)可以用等式1：             （1）建模

其中g(shù)是電流sense增益轉(zhuǎn)換為電壓，而g c（s）和g ci（s）是反式轉(zhuǎn)換器在占空比小擾動(dòng)下分別（分別（分別）（分別）（分別）（分別）磁化電流響應(yīng)（分別）。 GαTS是坡道補(bǔ)償?shù)慕＃员苊庠陂_(kāi)關(guān)頻率的一半處的雙極振蕩。

反式轉(zhuǎn)換器控制設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)Flyback Converter的控制循環(huán)時(shí)，涉及許多決定和權(quán)衡。本文的以下各節(jié)將逐步解釋設(shè)計(jì)過(guò)程。圖2顯示了設(shè)計(jì)流。

圖2設(shè)計(jì)流程突出顯示控制循環(huán)創(chuàng)建逐步創(chuàng)建。資料整體電源系統(tǒng)

控制循環(huán)設(shè)計(jì)過(guò)程和計(jì)算

步驟1：設(shè)計(jì)輸入

一旦根據(jù)相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)，就該將參數(shù)定義為控制循環(huán)設(shè)計(jì)的輸入了。這些參數(shù)包括輸入和輸出電壓（分別為v in和v OUT），操作模式，開(kāi)關(guān)頻率（F SW），占空比，磁性電感（L M），轉(zhuǎn)彎比（N P：N S），分流電阻（R分流器）和輸出電容（C OUT）。表1顯示了本文討論的電路的設(shè)計(jì)輸入摘要。

表1這是創(chuàng)建控制循環(huán)所需的設(shè)計(jì)輸入的摘要。資料整體電源系統(tǒng)

要設(shè)計(jì)一個(gè)飛回轉(zhuǎn)換器補(bǔ)償器，有必要首先獲得所有使轉(zhuǎn)換器的主要組件。在這里，HF500-40反式調(diào)節(jié)器用于使用OptoCOCOPLER反饋來(lái)演示補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)。該設(shè)備是帶有內(nèi)置坡度補(bǔ)償?shù)墓潭l率，電流模式調(diào)節(jié)器。由于轉(zhuǎn)換器在低線輸入下以連續(xù)傳導(dǎo)模式（CCM）起作用，因此產(chǎn)生了開(kāi)關(guān)頻率一半的雙極振蕩。內(nèi)置的坡度補(bǔ)償會(huì)削弱這種振蕩，使其作用幾乎無(wú)效。

步驟2：計(jì)算開(kāi)環(huán)傳輸函數(shù)的參數(shù)

計(jì)算開(kāi)環(huán)傳輸函數(shù)的參數(shù)并計(jì)算所有補(bǔ)償器參數(shù)的值，這些參數(shù)可以在動(dòng)態(tài)行為級(jí)別上優(yōu)化轉(zhuǎn)換器。

峰值電流控制反式轉(zhuǎn)換器的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)（還包括補(bǔ)償坡道因子）可以用等式2：

      （2）

其中D'是由次級(jí)二極管（或同步FET）在切換周期中活躍的時(shí)間百分比定義的。

基本規(guī)范模型可以用等式3：             （3）定義

請(qǐng)注意，由于重要的寄生效應(yīng)，同等的串聯(lián)電阻（ESR）對(duì)輸出電容器的影響已包括在傳輸函數(shù)中。

通過(guò)使用公式2和方程3，可以計(jì)算重要參數(shù)。

共振頻率（F O ）可以用公式4 ：計(jì)算。

              （4）

輸入相關(guān)值后，可以使用等式5：              （5）計(jì)算F O。

右平面零（F RHP ）可以用等式6：             （6）估算

Q因子（Q）可以用公式7：             （7）計(jì)算

輸入相關(guān)值后，Q可以用等式8：             （8）估算。

直流增益（k）可以用等式9：             （9）計(jì)算

輸入相關(guān)值后，可以使用等式10：              （10）估算K

高頻零（F HF）可以用等式11：

              （11）

重要的是要注意，通過(guò)當(dāng)前模式控制，對(duì)于Q而言，獲得遠(yuǎn)低于0.5的值。考慮到這一點(diǎn)，傳遞函數(shù)分母中二級(jí)多項(xiàng)式的結(jié)果終給出了兩個(gè)真實(shí)和負(fù)極。這與電壓控制模式不同，或者當(dāng)有很大的補(bǔ)償坡道時(shí)，這會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)復(fù)雜的共軛極。

可以使用等式12估算兩個(gè)真實(shí)和負(fù)極的桿子：             （12）

新的開(kāi)環(huán)傳輸函數(shù)可以用等式13：             （13）計(jì)算

截止頻率（F C ）可以用等式14估算：             （14）

以下各節(jié)將解釋頻率補(bǔ)償器設(shè)計(jì)如何實(shí)現(xiàn)電源穩(wěn)定性和出色的性能。

步驟3：頻率補(bǔ)償器設(shè)計(jì)

一旦建模了開(kāi)環(huán)傳輸功能，就必須設(shè)計(jì)頻率補(bǔ)償器，以便可以達(dá)到性能。由于上述傳輸函數(shù)的頻率響應(yīng)具有兩個(gè)獨(dú)立的極點(diǎn)（一個(gè)以低頻，一個(gè)在高頻下）可以設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的II型補(bǔ)償器。該補(bǔ)償器不需要額外的零，在電壓控制模式下不是這種情況，因?yàn)橛幸粋€(gè)雙極會(huì)產(chǎn)生共振。

為了地減少穩(wěn)態(tài)誤差，必須設(shè)計(jì)倒置零（或原點(diǎn)的極點(diǎn)），因?yàn)樗诘皖l下會(huì)產(chǎn)生較高的增長(zhǎng)。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性不受影響，頻率必須比個(gè)極點(diǎn)低10倍，該桿的計(jì)算15：

           （15）

由于ESR寄生效應(yīng)在高頻下，有必要設(shè)計(jì)高頻桿以補(bǔ)償和消除這種效果。可以用等式16估計(jì)桿：

（16）

另一方面，通常要修改截止頻率以達(dá)到更高或更低的帶寬并分別產(chǎn)生更快或較慢的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。一旦選擇了截止頻率（在這種情況下，將F C提高到6.5 kHz，或F SW的10％），可以使用等式17：          （17）計(jì)算補(bǔ)償器的中頻增益。

補(bǔ)償器在頻率范圍內(nèi)設(shè)計(jì)后，計(jì)算被動(dòng)組件的值。

步驟4：設(shè)計(jì)補(bǔ)償器的被動(dòng)組件

在當(dāng)前控制模式中用于穩(wěn)定的常見(jiàn)II型補(bǔ)償器具有交叉調(diào)節(jié)的反式反式轉(zhuǎn)換器是由OptoCOPOPLER反饋組成的（圖3）。

圖3 II型補(bǔ)償器由OptoCOPOPLER反饋組成。資料整體電源系統(tǒng)

基于OptoCOPLER反饋的補(bǔ)償器傳輸函數(shù)可以用等式18：         （18）估算

中頻增益分為兩個(gè)階段：OptoCOPLER增益和可調(diào)電壓參考補(bǔ)償器增益，該增益是用等式19：

（19）

計(jì)算電阻以正確偏置光耦合器很重要。可以通過(guò)公式20估計(jì)這種電阻：     （20）

計(jì)算R D所需的參數(shù)可以在OptoCOPOPLER和可調(diào)電壓參考數(shù)據(jù)表中找到。表2顯示了來(lái)自O(shè)ptoCOPOPLER的這些參數(shù)的典型值。

表2這是主要的OptoCOPOPLER參數(shù)。資料整體電源系統(tǒng)

表3顯示了可調(diào)電壓參考的這些參數(shù)的典型值。

表3上面的數(shù)據(jù)顯示了可調(diào)電壓參考參數(shù)。資料整體電源系統(tǒng)

一旦獲得了上述參數(shù)，可以用等式21計(jì)算R D：              （21）

一旦獲得r 3的值（在這種情況下，r 3就是HF500-40控制器的內(nèi)部，值為12kΩ），以及r 1，r 2和r d的值（其中r d =2kΩ），可以用等式22：   （22）估算R f。

其中g(shù) comp是補(bǔ)償器的中間頻率增益，按公式計(jì)算（17）。 G Comp用于調(diào)整電源的帶寬。

由于已經(jīng)計(jì)算了零和高頻極點(diǎn)，因此可以分別使用方程23和方程24計(jì)算C F和C FB。         （23）            （24）

一旦設(shè)計(jì)了開(kāi)環(huán)系統(tǒng)和補(bǔ)償器，可以使用等式25估算循環(huán)增益?zhèn)鬏敽瘮?shù)：          （25）

等式25基于等式13和等式18。

計(jì)算階段并獲得利潤(rùn)很重要，以確保電源的穩(wěn)定性。

相位邊距可以使用公式26：         （26）計(jì)算

輸入相關(guān)值后，可以使用等式27計(jì)算相位邊緣：         （27）

如果相位邊緣超過(guò)50°，則需要符合某些標(biāo)準(zhǔn)的重要參數(shù)。

同時(shí)，可以使用等式28近似增益邊距：           （28）

公式29以指定頻率從方程式25得出：     （29）

在這種情況下，增益邊距低于-10dB，這是另一個(gè)要考慮的重要參數(shù)，尤其是在遵守法規(guī)規(guī)范方面。如果結(jié)果接近0DB，則需要進(jìn)行一些迭代以降低值。否則，性能是次優(yōu)的。此迭代必須從降低截止頻率的值開(kāi)始。

這種完整的傳輸功能為電源提供了穩(wěn)定性，并通過(guò)以下方式獲得了性能。

• 化穩(wěn)態(tài)誤差
• 化ESR寄生效應(yīng)
• 電源的帶寬增加高達(dá)6.5 kHz

終設(shè)計(jì)

在計(jì)算反饋回路補(bǔ)償器的所有被動(dòng)組件值并確定轉(zhuǎn)換器的主參數(shù)之后，可以使用Flyback調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)整個(gè)反激。圖4使用所有計(jì)算的參數(shù)顯示了電路的終設(shè)計(jì)。

圖4這是終設(shè)計(jì)電路示意圖的樣子。資料整體電源系統(tǒng)

圖5顯示了完整循環(huán)增益頻率響應(yīng)的Bode圖。

圖5為完整的循環(huán)增益頻率響應(yīng)顯示了Bode圖。資料整體電源系統(tǒng)

通過(guò)小信號(hào)分析獲得飛回來(lái)平均模型是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，以準(zhǔn)確地近似轉(zhuǎn)換器的傳輸函數(shù)。此外，交叉調(diào)節(jié)技術(shù)涉及通過(guò)光圈反饋反饋和可調(diào)電壓參考的次級(jí)調(diào)節(jié)，這使計(jì)算復(fù)雜化。