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文档简介

1、TOP 系列环路稳定性分析我照着 CMG 老师的文章分析的, 以 top258YN 系列的 150W ,19V 电源为例, 分析 TOP 系列的芯片环路稳定性问题。图 1 使用 TOP258YN 的 150W,19V 电源先计算在 300VDC 输入时的静态工作点.已知 :Vin=300V , Vout=19V, 负载 R=2.4?, 84% ,Np/ Ns=6, Lp=380uH, Vor=120V,Ls( NS )2 Lp10.56uN pD10.29nVin1Vout其中 Vor 为次级折算到初级的电压,Lp,Ls 分别为初次级电感,D 为占空比。1. 从占空比到输出的增益为采用理想模型

2、,初级无漏感,无损耗,根据开关元件平均模型法建模,有L diL (t )Vg D Vo D 'tdVoiLD'VoCnRdt转化为sLI LVg DVo D 'nsCVoiLD'VonR分离小信号变量sL(I LiL )(Vgvg )( Dd )Vovo ( D 'd )nsC(Vov )(I Li L ) (D 'd )VovoonRsLiLVgdVo dv D 'nosCvoI L d iLD 'vonnR消掉 iL 可得1D ') voI LVgVo) d(sCnsL(nsLn2sLRn整理,可得vo1nVg(1Ln

3、 DGvdss2D'2s)d1RQ200其中, o1D7630, Q(1 D)R15.01 , D '1 D ,Ln( n)2 L p ,LsCLsD 'CNSnN p可以得到:fz1138k,该零点离带宽很远,可以不考虑。2Ln DR如果取 Q 为 15.01,那么会出现一对共轭极点,在1.2K 处。当 Q< 0.5时 ,该处的极点转变为两个2 个分裂的实数极点,我在此取Q 为 0.3,那么得到ffp1p 2364.4 Hz4.05KHz把以上各值代入Gvd 可得到,s)(1Gvd 99238640s )(1s(1)2280253332.芯片内部的补偿图 2 芯

4、片内部的补偿部分d(1s )Dcregzss )I C(1)(1p7k其中, Dcreg 为 PWM 增益,手册上查出TOP258 为 200。电容 C2 的值很小,作为抗干扰使用,在几K 的带宽内不会对环路有影响z12417, f zz385Hz2RC11p1857 , f pp136Hz2ZcC1f 7k7k于是有d(1s)2002417ssI C(1)(1)857439603 TL431 部分小信号传递函数vy1R13(C12C13 )s11s311178800(R16R17)C13 (1R13C12 s)s1vo(1s) s3799传递函数有一个在原点的极点f p33799另一个极点为

5、6.28604 ,178800零点为fz228k6.284到流入 C 引脚部分电流 Ic 的传递函数I C1 R12C20s11s4166CTR0.0074,其中 CTR 是光耦器件vyR24 R12C20s)1( R12 R24 )(11sR12R2437500的电流传输比,取为2f z34166f p3663Hz ,该零点刚好抵消掉6.28f p4375005971 ,6.285总的环路增益为 (如果取 Q 值为 0.3)Gvd *dIC *vy10.0074*1s11s(1s )4166311178800200241711ssIC99(1vyvo1(1s)238640s)(1s)2280

6、28333s(1s) s(1)(1)37500379985743960ffp1p 2364.4 Hz4.05KHz12417 , f zz385Hzz2R1C11857 , f ppp136HzZcC12f 7k7k3799604 ,另一个极点为f p36.284166663Hz ,该零点刚好抵消掉 f p3f z16.28375005971 ,f p46.28在输出电容处, 还有 1 个 ESR 零点,其值约为7K 左右,刚好和内部7K 的极点抵消掉。还有一个在原点处的原始极点。用 matlab 画出上式的波特图,如下图带宽890Hz, 相位裕度为-18 度,环路不稳定。如果取Q 值较大,那么重新画图,

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