電源適配器控制電路的設計

電源適配器的主電路主要處理電能，而控制電路主要處理電信號，屬于“弱電電路，但它控制著主電路中的開關(guān)元件的工作，一且偏離正常工作狀態(tài)，將造成嚴重后果，使整個電源停止工作或損壞。電源的很多指標，如穩(wěn)壓穩(wěn)流精度、紋波、輸出特性等也都同控制電路相關(guān)。因此控制電路的設計質(zhì)量對電源的性能至關(guān)重要，應作為設計工作的重點。同時控制電路功能眾多，相對復雜，設計的內(nèi)容也較復雜，周期較長，甚至可能出現(xiàn)反復，有時一些參數(shù)的確定還需要通過實驗來得到。

首先介紹控制環(huán)路參數(shù)的設計和計算，然后介紹控制電路的設計和典型的電源適配器控制芯片的情況。

電壓模式控制電路的設計

控制電路設計的目標是使電源適配器在各種工況下均能穩(wěn)定工作，并且達到要求的動態(tài)性能，因此控制電路設計工作的核心是電壓、電流反饋控制系統(tǒng)的設計。本節(jié)以第4章的內(nèi)容為基礎，介紹電壓模式控制系統(tǒng)的設計。

電壓模式控制電路的主要內(nèi)容是電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)的確定，應按以下步驟進行。

電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式

5V1A電源適配器通常都要求較高的輸出電壓穩(wěn)壓精度，較好的電源應該可以優(yōu)于0。5%，這樣高的穩(wěn)態(tài)精度采用比例（P）調(diào)節(jié)器是難以達到的，因此電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)形式都采用比例積分（F）或比例積分微分（PD）調(diào)節(jié)器，由于積分環(huán)節(jié)的存在，理論上講輸出電壓的穩(wěn)態(tài)誤差為零。實際電路中，由于運算放大器零偏、漂移和基準源與反饋電路的誤差等問題，實際穩(wěn)態(tài)誤差不會為零，但已可以達到較高的精度。

上述3種調(diào)節(jié)器的電路形式見圖。

圖中，ur為電壓參考信號，是電壓給定。是電壓反饋。B是控制量，在電壓模式控制中，控制量用來直接控制占空比；在電流模式控制中，電壓調(diào)節(jié)器的控制量作為電流環(huán)的給定信號，用來控制輸出電流。

這3種調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)分別為

可以看出，P調(diào)節(jié)器具有1個零點，而PID調(diào)節(jié)器具有2個零點。采用P調(diào)節(jié)器，其結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)整定比較容易，但根據(jù)第4章中的對比可以知道這時系統(tǒng)開環(huán)幅頻增益曲線的過零點只能選在低于輸出LC濾波器截止頻率的范圍，因此閉環(huán)系統(tǒng)的響應速度較慢。大多數(shù)電源對電壓環(huán)的動態(tài)響應速度要求較高，因此通常需要選擇PID調(diào)節(jié)器。