ZHCSKM3H March 1999 – April 2025 UCC1801 , UCC1802 , UCC1803 , UCC1804 , UCC1805 , UCC2800 , UCC2801 , UCC2802 , UCC2803 , UCC2804 , UCC2805 , UCC3800 , UCC3801 , UCC3802 , UCC3803 , UCC3804 , UCC3805
PRODUCTION DATA
補償固定頻率反激式的第一步是驗證轉(zhuǎn)換器是連續(xù)導通模式 (CCM),還是不連續(xù)導通模式 (DCM)。 如果初級電感 LP 大于 DCM、CCM 邊界模式工作的電感(即臨界電感或 LPcrit),則轉(zhuǎn)換器將在基于 方程式 20 計算得出的 CCM 中工作:

對于整個輸入電壓范圍,所選電感器的值大于臨界電感器的值。所以,轉(zhuǎn)換器以 CCM 工作,補償環(huán)路需要基于 CCM 反激式公式進行設計。
電流-電壓轉(zhuǎn)換是通過接地基準的外部電流檢測電阻器 RCS 和內(nèi)部電阻分壓器完成的,該分壓器可設置內(nèi)部電流檢測增益,即 ACS = 1.65。 依托 IC 技術(shù),無論實際電阻值如何變化,均可嚴格控制電阻分壓比。
圖 8-1 中所示的峰值電流模式控制 CCM 反激式轉(zhuǎn)換器的固定頻率電壓控制環(huán)路的直流開環(huán)增益 GO 通過首先使用方程式 21 中計算的輸出負載 ROUT、初級與次級匝數(shù)比 NPS、最大占空比 D 來近似計算得出。

在方程式 21 中,D 用方程式 22 計算,τL 用方程式 23 計算,M 用方程式 24 計算。



對于這種設計,輸出電壓 VOUT 為 12V、48W 的轉(zhuǎn)換器與輸出負載 ROUT(滿載時等于 3Ω)有關(guān)。
在最低輸入電壓為 75V DC 時,占空比達到 0.615 的最大值。電流檢測電阻 RCS 為 0.75Ω,初級與次級匝數(shù)比 NPS 為 10。開環(huán)增益計算結(jié)果為 14.95dB。
CCM 反激式有兩個相關(guān)的零點。ESR 和輸出電容為功率級提供了一個左半平面零點,該零點的頻率 fESRz 由 方程式 25 計算得出。

對于由三個 680μF 電容器組成的電容組(總輸出電容為 2040μF,總 ESR 為 13mΩ),其 fESRz 零點位于 6kHz。
CCM 反激式轉(zhuǎn)換器在其傳遞函數(shù)的右半平面 RHP 中有一個零點。RHP 零點與左半平面零點相似,隨著頻率增加,具有相同的 20dB/十倍頻程上升增益幅度,但它增加了相位滯后,而不是超前。這種相位滯后往往會限制整個環(huán)路帶寬。方程式 26 中的頻率位置 fRHPz 是輸出負載、占空比、初級電感 LP 和初級側(cè)到次級側(cè)匝數(shù)比 NPS 的函數(shù)。

輸入電壓越高,負載越小,右半平面零點頻率就越高。通常情況下,設計需要考慮最低右半平面零點頻率的最壞情況,并且必須在最小輸入和最大負載條件下對轉(zhuǎn)換器進行補償。初級電感為 1.5mH,在 75V 直流輸入下,RHP 零點頻率 fRHPz 在最大占空比、滿載時等于 7.65kHz。
功率級有一個主導極點 ωP1,它位于感興趣的區(qū)域中,處在較低的頻率 fP1 處,與占空比 D、輸出負載和輸出電容有關(guān)。還有一個雙極點放在轉(zhuǎn)換器開關(guān)頻率的一半處,fP2 由 方程式 27 和 方程式 28 計算得出。


斜坡補償用于解決當占空比超過 50% 時的大信號次諧波振蕩問題。次諧波振蕩會導致輸出電壓紋波增加,甚至可能限制轉(zhuǎn)換器的功率處理能力。
斜率補償旨在實現(xiàn)理想的品質(zhì)因數(shù) Qp,使其在開關(guān)頻率一半處的值為 1。QP 通過 方程式 29 計算得出。

在方程式 29 中,D 是初級側(cè)開關(guān)占空比,MC 是斜坡補償系數(shù),由方程式 30 定義。

在 方程式 30 中,Se 是補償斜坡斜率,Sn 是電感器上升斜率。斜坡補償?shù)睦硐肽繕耸鞘?QP 等于 1,這意味著當 D 達到其最大值 0.615 時,MC 必須為 2.128。
CS 引腳處的電感器上升斜率通過 方程式 31 計算得出。

補償斜率通過 方程式 32 計算得出。

補償斜率通過 RRAMP 和 RCSF 添加到系統(tǒng)中。選擇 CRAMP 以近似實現(xiàn)高頻短路。將 CRAMP 的初始值設置為 10nF,并根據(jù)需要進行調(diào)整。RRAMP 和 RCSF 將對 RC 引腳斜坡電壓進行分壓,并將斜坡補償注入 CS 引腳。選擇遠大于 RT 電阻器的 RRAMP,以免對頻率設置產(chǎn)生太大影響。 在此設計中,所選的 RRAMP 為 24.9kΩ。RC 引腳斜坡斜率通過 方程式 33 計算得出。

為了實現(xiàn) 46.3mV/μs 的補償斜率,使用 方程式 34 計算 RCSF 電阻。

功率級開環(huán)增益和相位可描述為頻率的函數(shù)。作為頻率函數(shù)的總增益可表示為 方程式 35。

圖 8-2 轉(zhuǎn)換器開環(huán)波特圖 - 增益
圖 8-3 轉(zhuǎn)換器開環(huán)波特圖 - 相位