電源適配器控制電路的設(shè)計(jì)

電源適配器的主電路主要處理電能，而控制電路主要處理電信號(hào)，屬于“弱電電路，但它控制著主電路中的開(kāi)關(guān)元件的工作，一且偏離正常工作狀態(tài)，將造成嚴(yán)重后果，使整個(gè)電源停止工作或損壞。電源的很多指標(biāo)，如穩(wěn)壓穩(wěn)流精度、紋波、輸出特性等也都同控制電路相關(guān)。因此控制電路的設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)電源的性能至關(guān)重要，應(yīng)作為設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)。同時(shí)控制電路功能眾多，相對(duì)復(fù)雜，設(shè)計(jì)的內(nèi)容也較復(fù)雜，周期較長(zhǎng)，甚至可能出現(xiàn)反復(fù)，有時(shí)一些參數(shù)的確定還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)得到。

首先介紹控制環(huán)路參數(shù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，然后介紹控制電路的設(shè)計(jì)和典型的電源適配器控制芯片的情況。

電壓模式控制電路的設(shè)計(jì)

控制電路設(shè)計(jì)的目標(biāo)是使電源適配器在各種工況下均能穩(wěn)定工作，并且達(dá)到要求的動(dòng)態(tài)性能，因此控制電路設(shè)計(jì)工作的核心是電壓、電流反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本節(jié)以第4章的內(nèi)容為基礎(chǔ)，介紹電壓模式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

電壓模式控制電路的主要內(nèi)容是電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)的確定，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行。

電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式

5V1A電源適配器通常都要求較高的輸出電壓穩(wěn)壓精度，較好的電源應(yīng)該可以?xún)?yōu)于0。5%，這樣高的穩(wěn)態(tài)精度采用比例（P）調(diào)節(jié)器是難以達(dá)到的，因此電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式都采用比例積分（F）或比例積分微分（PD）調(diào)節(jié)器，由于積分環(huán)節(jié)的存在，理論上講輸出電壓的穩(wěn)態(tài)誤差為零。實(shí)際電路中，由于運(yùn)算放大器零偏、漂移和基準(zhǔn)源與反饋電路的誤差等問(wèn)題，實(shí)際穩(wěn)態(tài)誤差不會(huì)為零，但已可以達(dá)到較高的精度。

上述3種調(diào)節(jié)器的電路形式見(jiàn)圖。

圖中，ur為電壓參考信號(hào)，是電壓給定。是電壓反饋。B是控制量，在電壓模式控制中，控制量用來(lái)直接控制占空比；在電流模式控制中，電壓調(diào)節(jié)器的控制量作為電流環(huán)的給定信號(hào)，用來(lái)控制輸出電流。

這3種調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)分別為

可以看出，P調(diào)節(jié)器具有1個(gè)零點(diǎn)，而PID調(diào)節(jié)器具有2個(gè)零點(diǎn)。采用P調(diào)節(jié)器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)整定比較容易，但根據(jù)第4章中的對(duì)比可以知道這時(shí)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)幅頻增益曲線(xiàn)的過(guò)零點(diǎn)只能選在低于輸出LC濾波器截止頻率的范圍，因此閉環(huán)系統(tǒng)的響應(yīng)速度較慢。大多數(shù)電源對(duì)電壓環(huán)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度要求較高，因此通常需要選擇PID調(diào)節(jié)器。