飞兆半导体公司网上设计工具简单说明之四—单端反激电源的输出电压在负载变化时候的超调情况

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当系统运行在稳态负载的时候, 输出的电压主要取决于其纹波状态。 在负载做动态变化的时候,输出电压会出现超调现象。这个超调现象包括向上的过压和往下的欠压状态。这个超调现象和输出电容特性有很大的关联。

图一显示了一般情况下的电容等效电路。

 AEP3094 Fairchild Intro to Flyback Converter Tools Part 4 Figure 1

Fig. 1

如图一所示, RC是电容的寄生电阻,LC是电容的寄生电感, C是电容自身的容值。如果有突变电路从电容C上面流过, 在RC和LC上面,都会产生压降。如果这样的电容接在输出端, 在负载发生动态变化的时候,比如说负载变大,由于变换器自身反应速度限制,多余的电流就要由输出电容提供。 这样, 在RC, LC 和C上面产生的压降就会造成输出电压的欠压现象。

下面我们分析这几个参数对输出电压的影响。

            AEP3094 Fairchild Intro to Flyback Converter Tools Part 4 Figure 2

Fig. 2

如图二所示,在输出电流从IO1变化到IO2时,输出电压从VO1最终变化到稳态的VO2。其中,电流变化的速率是 (IO2-IO1)/∆t, 这样的电流变化, 可以在电容的寄生电感上产生V1大小的电压。电流变化的速率越大, V1的幅值就越大。 V2是变化的电流在寄生电阻上产生的压降。 它的形状和电流的变化是相似的。 当电流稳定后, V1就会消失。 于是, 我们可以看到, 输出的电压会回调一部分。 其幅值是V1。 V4是电容C冲放电产生的电压变化。这个变化纯粹是容性变化。所以,它的变化呈现正弦波的特性。 最后,当变换器相应做出调整后,输出电流IO2完全由变换器来提供了。这样, 输出电压也就稳定了。

如图二所示, 输出电容的LC和RC都非常重要。LC的大小决定了开始时候输出电压的下降幅值。与此同时,RC的压降和LC产生的电压叠加, 使输出电压进一步下跌。 这些因素都可能会使输出电压发生超调现象。 这些状况都是要在设计时候尽量避免的。

如图二中,V4是由纯电容的冲放电所造成的。 所以, 我们选择电容的时候, 其容值也是我们要考虑的重要因素之一。 容值太小, 会造成输出电压进一步下滑。 这样的现象也是我们要避免发生的。

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