时间: 2024-10-15 01:33:10 | 作者: 成功案例
中的重要器件，对开关电源环路进行补偿，开关电源的输出的精度和响应速度有着及其重要的作用。本文首先将CA-IS3102W在开关电源应用中的优势，给出了典型应用中的一些方法和建议。
功率器件：有源器件如MOSFETIGBT、 SiC、 GaN 等；无源器件如二极管。
磁性器件：变压器。隔离电源中变压器将输入侧（一般为高压侧）和输出侧（一般为低压侧）隔离。能量通过变压器从一侧传输到另外一侧。由于两侧地不同，以此来实现隔离。
控制电路：对开关电源的被控制信号进行实时监控。通过负反馈控制将目标量控制在设定值。
驱动电路：电路中存在有源功率器件，这一些器件开通/关断时需要瞬时释放和吸收能量，保证开关管的安全开通和关断。驱动电路也是影响开关电源转换效率的重要的条件之一。
控制电路对被控量进行实时监控。如图 1 所示。控制管理系统对输出电压 Vo 进行监测。将 Vo 进行分压后和参考电压作比较，且对误差信号进行放大。通常用 Type II 或者 Type III 补偿。补偿放大信号为 COMP。
COMP 信号通过一定方式从隔离一侧送到另外一侧。外界使用比较多的是光耦方式，也能够正常的使用隔离运算放大器实现。
电源控制器内部转换出 PWM 信号，控制功率驱动管从而控制能量使输出电压维持在设定值。
在该应用中， TL431 作为基准电压源提供 2.5V 参考电压源。同时通过改变 Rc 和 Cc 实现环路补偿。由于光耦必须要提供一个最小工作电流，因此 R1 作为限流电阻使用并且阻值不能太大，二次侧产生电流 i1。
光耦工作时，会将二次侧电流按照特殊的比例(CTR)传输到一次侧并产生一次侧电流 i2。一次侧的电阻和将电流信号转化成电压信号送至隔离电源控制器， 由此产生控制 PWM 信号驱动功率级。
使用电容式隔离运算放大器的开关电源框图在该应用中，隔离运算放大器作为基准电压源提供 1.225V 参考电压源。同时通过改变 Z1 和 Z2 的电阻电容网络实现环路补偿。
补偿后输出值 COMP 通过 OOK 将模拟信号调制成 PWM 信号，通过隔离栅后将 PWM 信号还原成模拟信号，输出为 EAOUT 和 EAOUT2，或者转化成 IOUT 电流信号。EAOUT 或 EAOUT2 作为控制信号送至隔离电源控制器，由此产生控制 PWM 信号驱动功率级。
当改变当 Z1 和 Z2 的电阻电容网络时，能形成不同的补偿器，具有不一样的频率响应特性。
图 5 为 Type I 型补偿器。该补偿器有 1 个极点，1 个零点。
图 6 为Type II 型补偿器。该补偿器有 2 个极点，1 个零点。
图 7和图 8 为Type III 型补偿器。该补偿器有3 个极点，2 个零点。
由于 CA-IS310x 从 COMP 到 EAOUT 的带宽为 400kHz，设计隔离开关电源时，如果开关频率比较高，则一定要考虑该-3dB 带宽。计算环路时必须将此频率响应曲线添加到补偿器中。如图 9 所示。
在实际应用中，还需要仔细考虑反馈系统的传递函数，即从输出 VOUT 至补偿器输入 FB 的传递函数。
在实际应用中，为了将输出电压调整到预定值，一般都会采用反馈分压电阻，因此控制环路中还必须要考虑反馈函数，反馈网络如图 10 所示，假设反馈网络传递函数为 H(s)。第一种传递函数 H(s)=1，第二种传递函数H(s) =RB/RB+RT。
结合以上计算配合功率级的传递函数，就可以计算出总系统环路所需要的补偿参数。
CA-IS3101B/CA-IS3102W 专门提供一路电流型输出 IOUT 可直接驱动。该电流将 EAOUT2 上的电流进行镜像并在 IOUT 上形成电流，以替代光耦晶体管去驱动控制器的 COMP 引脚。
CA-IS3101B和CA-IS3102W在隔离开关电源应用中作为反馈和补偿网络使用。分析了实际应用中常见的几种补偿网络，推导出几种补偿器的传递函数。