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搞定反激电路设计！基于差别反响形式的环路赔偿网络
时间:2025-04-22
泉源: SCT金狮贵宾会科技
在现代电子装备中，，，，反激电路作为一种高性价比的开关电源结构，，，，普遍应用于家电、工业及汽车等领域的小功率供电场景。。。无论是在车载电子装备照旧智能家居中，，，，反激电路的设计都至关主要。。。本文基于金狮贵宾会科技SCT81623Q反激控制器，，，，深入探讨反激电路的环路设计，，，，重点剖析辅助绕组反响和光耦反响两种形式，，，，资助优化赔偿网络设计，，，，提升电源系统的稳固性和效率。。。
金狮贵宾会科技SCT81623Q是一款非同步反激控制器，，，，支持一连导通模式（CCM），，，，适用于汽车12V蓄电池供电系统，，，，可提供2A负载电流下的12V稳固输出。。。其输入耐压高达62V，，，，可直接毗连乘用车或商用车电池系统，，，，无需辅助绕组供电。。。为降低MOSFET电流应力并提升效率，，，，设计接纳200kHz开关频率以最小化开关消耗和导通消耗。。。
一、CCM 反激电路小信号建模
图1 反激电路整体控制框图
其中：
- Gvd(s) 是占空比到输出电压的转达函数
- Gid(s) 是占空比到电感电流的转达函数
- H(s) 是反响网络和赔偿网络的转达函数
- Fm 是调制比
- RSNS 是电流采样电阻
图2 反激电路开关状态图
当开关Q导通时，，，，电流流入变压器初级线圈，，，，电流线性上升，，，，能量存储在原边绕组中，，，，次边感应电流被二极管反向阻止。。。当开关Q断开时，，，，初级线圈电流瞬间关断，，，，能量通过次级线圈同二极管组成电流通路，，，，转达到输出电容并给输出负载供电。。。
忽略开关周期中的纹波，，，，对开关状态做平均化处置惩罚，，，，引入小信号滋扰并连系稳态剖析，，，，可获得功率级的整体开环转达函数，，，，详情请点击阅读原文：
若是思量输出电容的ESR，，，，CCM下的反激电路有一个右半平面零点，，，，一个输出极点和一个高频零点：
二、闭环赔偿网络的设计
凭证差别的反响电路形式，，，，我们将对辅助绕组反响和光耦反响的赔偿环路划分做讨论：
2.1 辅助绕组反响
图3 带辅助绕组反响的SCT81623Q反激变换器典范电路
- 归一化变压器
辅助绕组反响下，，，，隔离侧的输出信息并没有直接反响至反激控制器，，，，通过辅助绕组上模拟的假负载来实现隔离侧输出的相对稳固。。。因此在设计反响赔偿网络时，，，，应将隔离侧的输出负载情形归一到辅助绕组侧，，，，将变压器简化为只有一组原边一组副边的形式。。。
图4 归一化变压器
- 赔偿网络设计
SCT81623Q接纳峰值电流模式控制，，，，便于赔偿和快速瞬态响应。。。通过辅助绕组，，，，使用外部电阻R3、电容C1和可选的C2毗连到COMP引脚和内置的部分赔偿网络可配合实现绝大大都工况下的优异环路赔偿。。。注重通常C1>>C2，，，，赔偿环路的转达函数如下：
其中：
- gm是误差放大器的跨导
该赔偿环路能够提供两个极点和一个零点，，，，划分如下：
在确定详细的RC网络值之前，，，，通常需要先确定闭环系统的穿越频率。。。将穿越频率设置在fCROSS = fRHZ/5是较为合理的，，，，能获得稳固的系统和优异的动态负载响应。。。闭环转达函数在穿越频率处是单位增益，，，，从而可以推导出赔偿电阻R3取值：
可选的赔偿电容C2对大大都应用来说并非必需。。。若是ESR零点fZ1位于开关频率的一半以下，，，，则可将其安排在fZ1周围。。。赔偿电容C1主要用于提升相位，，，，为了简化零点fZ2的选择，，，，一个较好的原则是将fZ2安排在fCROSS和fP1的几何平均值之间：
2.2 光耦反响
图5 带光耦反响的SCT81623Q反激变换器典范电路
为了获得隔离侧准确稳固的输出，，，，可使用光耦器件和外部基准源（TL431）组成隔离的反响和赔偿网络。。。在这种反响方法下，，，，芯片FB引脚直接毗连到地，，，，COMP引脚通过外部上拉电阻上拉到外部电压（VCC）以从光耦获得反响信号。。。
- 赔偿网络设计
通过光耦，，，，使用外部网络包括毗连到COMP引脚的赔偿电阻R3和赔偿电器C1，，，，毗连到基准源TL431的反响电阻R4和电容C2，，，，用于环路赔偿。。�？？梢曰竦门獬ネ绲淖锖�
该赔偿网络提供两个零点和一个极点，，，，划分为：
反响电阻选取
R1和R2是输出电压的分压网络电阻。。。TL431的参考电压是VREF=2.5V。。。通常建议选择R2在1到10kΩ之间。。。然后，，，，R1可以盘算为：
穿越频率选取
为了获得清静稳固的环路，，，，穿越频率选择为右半平面零点的1/5：
光耦电阻选取
CTR（电撒播输比）KOPTO典范值为1，，，，光耦的集电极电流为1mA。。。应包管集电极电阻能够获得有用的COMP电压：
其中：VCOMP_H是高钳位电压，，，，典范值为2.55V
由于VCC典范值为6.1V，，，，这里选择RC=4.99kΩ。。。正向导通电阻应确保BJT饱和时导通电流足够。。。
其中：
- VF 是LED的正向电压，，，，通常为1.25V
- VCE_SAT是BJT的饱和电压，，，，通常为0.4V
在穿越频率处，，，，反响环路将有单位增益。。。中频增益可以推导为：
从而正向导通电阻可以由下式获得：
RF不应凌驾RFMAX值，，，，在大大都应用中RFMAX被选取。。。
赔偿网络值选取
赔偿电阻R3对穿越频率有很大影响。。。穿越频率越高，，，，闭环环路对瞬态转变的反应越快。。。降低R3的电阻值可以降低频率，，，，有助于提高控制环路在划定的供电电压规模内的稳固性。。。知道所需的环路穿越频率，，，，R3可以使用下式盘算：
其中：
- GCOMP典范值为0.24
赔偿电容C1用于提升环路相位，，，，通常我们可以将低频零点安排在穿越频率和开环系统的低频极点的几何平均值处。。。
TL431赔偿网络选取
通常，，，，一个较好的原则是将零点fZ2安排在和极点fP2相同位置以抵消极点fP2。。。因此，，，，C2和R4可以很容易地选�。。。�
三、设计示例
下表给出了光耦反响示例的设计参数。。。
图6 反激变换器功率级设计参数表
凭证2.2的设计历程，，，，获得基于光耦反响的赔偿网络参数
图7 反激变换器赔偿网络设计参数表
搭建了相同参数下的SCT81623Q的实测电路，，，，使用环路剖析仪测得其闭环波特图效果如下，，，，从实测效果看有较好的相位裕度PM及增益裕度GM, 穿越频率与设计值相比偏小，，，，这是由于式(14)的设计忽略了低频零极点对的影响，，，，为提高瞬态响应，，，，可适当减小COMP赔偿电容，，，，牺牲部分相位裕度获得更高的环路带宽，，，，本设计指南可较好的实现CCM下反激电路环路赔偿网络的设计。。。
图8 SCT81623Q反激电路原理图
图9 SCT81623Q反激电路实测波特图
金狮贵宾会科技提供多款规格的车规级反激控制器产品，，，，笼罩汽车空调压缩机、热治理系统、电驱电控等应用，，，，详细型号推荐及简介如下：
你在反激电路设计中遇到过哪些挑战？？是环路赔偿难以调试？？照旧瞬态响应不敷快？？
或者是对差别反响形式的选择感应疑心？？接待在下方留言互动~
