开关电源开关电源IC中误差放大器的自激振荡原理及补偿解决方法中误差放大器的自激振荡原理及补偿解决方法
目前随着开关电源的广泛应用,控制IC作为开关电源的心脏在其中扮演着重要角色。开关电源的控制IC一般都
会包含一个误差放大器,用来将输出电压的偏移等进行放大以控制主开关电路的动作,实现稳压输出。这个误
差放大器本身是一个运算放大器,在实际使用中会加入负反馈,而由于外部元件及PCB等因素的影响,误差放
大器有时会产生自激振荡,使开关电源不能正常工作。笔者分析了误差放大器加入负反馈时产生自激振荡的原
理,并以UC3875控制IC为例设计了外部补偿电路,并进行了实验验证。
目前随着
1 误差放大器产生自激振荡的原理
1.1 自激振荡产生的原因
加入负反馈后误差放大器的闭环增益G 的表达式为:
其中A 为开环增益,F 为反馈系数,AF 为
由上式可知:当1+FA 趋近于0 时, |G| =∞。这说明即使无信号输入也会有波形输出,于是就产生了自激振荡。
放大器的增益和相位偏移会随频率而变化。当频率变高或变低时,输出信号和反馈信号会产生附加相移。如果附加相移达
到±180°,则此时反馈信号与输入信号同相,负反馈就变成正反馈。反馈信号加强,当反馈信号大于净输入信号时,即使去掉
输入信号也有信号输出,于是就产生了自激振荡。
即:
一个实际的运算放大器, 内部存在着许多天然极点,他们造成的附加相移会使输出的相位偏移超过-180°, 当使用负反馈
时会使放大器产生自激振荡。因此运算放大器大多都有补偿端口或为了使用方便直接在内部进行了补偿,这些经过内部补偿的
运算放大器一般会补偿到在增益0 dB 以上只有一个极点,单独使用时即使将其用作单位增益放大器也不会自激振荡。
1.2 负反馈放大电路稳定性的判定
判断自激振荡的方法首先是看其是否满足相位条件,只有满足相位条件才有可能产生自激振荡。即如果当附加相移
φ=±180°时,环路增益|FA |≥1,那么电路就会产生自激振荡。
相反,如果当φ=±180°时,环路增益|FA| <1,那么电路就不会产生自激振荡。
2 UC3875 误差放大电路
2.1 UC3875 误差放大电路结构
UC3875 是TI 公司生产的一款
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