反激开关电源架构解析：SSR vs PSR对比与频域设计策略

本文档深入探讨了电源技术中的反激开关电源架构——SSR（Self-Synchronous Rectifier，自同步整流）与PSR（Phase-Synchronous Rectifier，相位同步整流）的电子电路设计，特别关注了频域分析这一关键环节。频域分析对于开关变换器设计来说是一项挑战，因为它涉及到系统的动态性能和稳定性。 首先，文章对比了两种架构的基本特点。SSR采用直接输出电压采样，因此具有无静差控制，这使得其对变压器的工艺要求相对较低。而PSR则通过采样供电绕组来估算输出电压，具有静差控制，这可能需要更精确的变压器设计，例如使用R3来减小漏感引起的振荡，以及R2来加速断开VDD回路以改善控制精度。 在控制器设计上，SSR的环路补偿器通常作为外部组件独立存在，这可能需要额外的布线和调整以确保稳定性。相比之下，PSR的环路补偿器常常集成在芯片内部，简化了电路设计，但可能对芯片的精度和稳定性要求更高。 在稳定性的判断方面，文章提到了闭环系统稳定性的基本条件，即开环传递函数的极点必须位于单位圆内，同时通过相位裕量和增益裕量在伯德图上进行评估。文章介绍了三种方法来确定系统的稳定性：建模法、仿真法以及测量法。建模法如状态空间平均法或电路平均法用于推导传递函数，而仿真软件如AC Sweep功能可以扫描开环传递函数的Bode图，测量法则是通过实际测试设备获取数据。 对于控制对象的建模，文中讨论了PWM（脉冲宽度调制）、PFM（脉冲频率调制）和DCM（直流传动模式）等不同的控制策略，每种方法都有其特定的控制参数和对应的控制对象传递函数。 最后，文章对SSR和PSR的稳定性进行了对比，指出由于SSR的环路补偿器位置和结构，其稳定性问题可能更多地与外部元件设置有关，而PSR的稳定性挑战可能源于采样的准确性和内部电路设计。 这篇文档提供了一个全面的视角，帮助电源工程师理解反激开关电源架构的关键设计要素，特别是频域分析，这对于确保电源系统的高效、稳定运行至关重要。