电压反馈线路的主要作用就是让输出电压保持在稳定的一个固定值。对于那些精度要求比较高的电源,电压反馈线路与负载瞬态响应、输出精度、多路输出、隔离输出等方面都有关联,所以电压反馈线路的设计就变得复杂了。
我们之前说过了电压反馈线路的核心器件是一个误差放大器,误差放大器属于高增益的运算放大器,主要作用就是将两个电压的误差进行放大,并产生电压误差信号。
在我们的电源中,这两个电压我们一般取参考电压和输出电压的分压取样电压,在额定输出电压时,误差放大器就会产生一个“零误差”点。如果输出电压偏离额定值时,放大器的输出误差电压就会明显改变,这时电源系统就会用这个误差电压来校正脉宽,从而让输出电压回到额定值。
在设计误差放大器的反馈环的补偿时,我们通常会为了改善输出负载调节性能而需要有很高的直流增益,还有为了提高负载的瞬态响应而必须具备很好的高频响应特性。、
下图为我们之前使用过的电压反馈环线路模型:
上图中输出电压为5V,控制器芯片内部提供的参考电压为2.5V。
我们在开始设计的时候,要先确定通过输出电压分压电阻的检测电流大小。我们在日常设计时,电阻分压器的上臂电阻值一般选在1.5~15KΩ之间,如果我们假设分压器的检测电流为1mA,那么分压器的下臂电阻R1可以按照算式得出:R1=2.5/0.001=2.5KΩ。
输出电压的精度直接受到分压电阻和参考电压的精度影响。所有误差累加起来决定了最后的精度;我们可以这样理解:如果分压器所用的是两个1%的电阻,所用的参考电压的精度为2%,那么最后输出电压的精度就是4%。另外,放大器输入失调电压也会引起误差,这个误差数值等于放大器的输入失调电压除以电阻分压器的分压。所以,如果上图中,放大器的最大失调电压是10mV,那么输出电压误差就是20mV,而且这个误差会随着温度而漂移。
我们上面算出R1的值为2.5KΩ,然后我们选用的是1%精度的电阻,那么其阻值就为2.49KΩ,则实际的检测电流为:Is=2.5V/2.49KΩ=1.004mA;电阻分压器上的上臂电阻R2为:R2=(5V-2.5V)/1.004mA=2.49kΩ。
这样就完成了电阻分压器的设计。剩下我们下次再说放大器的补偿网络。