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[参考译文] LM5035:如何对 LM5035#39评估板电路的光耦合器部分的电路进行数学建模以构建电源开关传递函数

Guru**** 2492385 points
Other Parts Discussed in Thread: LM5035

请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/705710/lm5035-how-the-circuit-of-the-optocoupler-part-of-the-lm5035-s-evaluation-board-circuit-is-mathematically-modeled-to-build-the-power-switch-transfer-function

器件型号:LM5035

大家好、我正在学习您的 LM5035半桥电路评估板。 我想对评估板上的半桥电路进行数学建模、以编写电源的开环传递函数。

但是、我无法编写 LM5035光耦合器部件的模型。 由于光耦合器晶体管的输出侧是进入 LM5035 COMP 引脚的电流信号、因此它不同于进入控制芯片 COMP 引脚的传统电压信号。

请参阅 您的专家 Robert Sheehan 和 Louis Diana 编写的应用报告《轻松实现开关模式电源转换器补偿》中的第34幅图片和公式88、如下所示:

通常、控制器将电压信号输入到 COMP 端子、电阻器 Rp 将串联到光耦合器的晶体管侧、以便可以根据公式88计算光耦合器的极点。 LM5035是进入 COMP 端子的电流信号、电路图如下:

如上所示、我可以看到 CP 电容器是 C33、但我不知道 Rp 电阻器是什么。

我看到了 LM5035芯片的内部电路图、如下所示:

该 Rp 是否是 LM5035内部的5k 电阻器?

我不相信 Rp 是5k 电阻器,因为如果 Rp 是5k 电阻器,则光耦合器的极点 fz = 1/(2*PI*C33*Rp)=1/(2*PI*0.1uF *5k)=318Hz,该极点的频率太低, 光耦合器极通常为10kHz、因此我感到困惑的是、Rp 值是多少、如何测量或计算?

我有另一个问题。 调试时、我将6800pF 电容器 Cx 与光耦合器二极管侧的电阻器 R31并联。 该电容器 Cx 有利于环路稳定性。 但我不知道如何构建此 CX 等效模型。


Robert Sheehan 和 Louis Diana 的第60张图片应用手册描述了一个类似的电路、它可以抵消光耦合器产生的极点、如下所示:

我认为我添加的 CX 应该具有零效果、这会改善相位裕度、从而提高系统稳定性。

但是、我不会以数学方式模拟 CX。 我不知道如何计算 Cx 引起的零点的频率位置。
我期待你的帮助,谢谢!

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    您好、Zoujiangyilang、

    当您正确观察到光晶体管上的寄生电容时、需要生成电压信号时会限制其带宽。 通常、必须对该带宽限制建模、因为它可能会影响整个环路的控制响应和稳定性。

    使用内部电流镜来读取光晶体管电流可以极大地提高其带宽、因为光晶体管上的电压变化非常小。 用于将镜像电流转换为电压的内部晶体管的寄生电容比光晶体管低得多。

    我无法理解您在建模 CX 时遇到的问题。 电阻器和电容器的并联组合在低频时看起来像2K 电阻器。 这将在电容器阻抗等于2K 的频率处发生变化。 高于此频率时、网络的总阻抗将随频率而下降。 在您的应用中、这将在低频时提供平坦增益、然后随频率增加增益、因为光耦电流将随施加的电压而增加。

    我希望这能清楚地解决你的问题。

    Joe Leisten

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    感谢您的指导!
    也就是说、光耦合器晶体管一侧的极点不是由 LM5035和 C33内置的5k 电阻器产生的、而是由 LM5035内置的5k 电阻器和 LM5035内置晶体管的等效电容器 Cinner 产生的。
    这个 CINNER 值远小于 C33 =0.1uF、CINNER 值是多少? 有多少 nF? 或几十 pF? 那么、光耦合器的极点频率 fz 是否等于1/(2*PI*5k* Clinner)?
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    大家好、上图是对在线 National Semiconductor 提供的 LM5035评估板 III 类补偿电路原理的分析。

    我对这个波特图有两个疑问。


    1、为什么1Hz~10Hz 低频范围内的补偿器增益保持不变、而不是根据-20dB/十倍频降低?


    2.为什么 III 型补偿器的两个极点 FP2和 FP3放置在主功率 ESR 的零点?

    我在一些应用文档中看到、有一条消息说 FP2配置为 ESR 的零点、FP3配置为 Fs/2 (fs 是开关频率)或 Fs 或10fc (fc 是交叉频率)。 此 FP3配置在哪里更好?

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    您好、Zoujiangyilang、
    我将尝试找出 Cinner 的值并返回给您。
    Joe Leisten
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    您好、Zoujiangyilang、
    1) 1)误差放大器器件具有有限的开环增益。 一旦达到此水平、增益与频率保持平坦。
    2) 2)输出电容器为我们提供了一个零、因此对于高于 FZERO_ESR 的频率、我们可以从补偿器中删除一个零。 理论上、这就是所需的全部、但实际上、在 Fs/2之前的某个点从补偿器中删除另一个零点是正常的。 请记住、在这些高频下、功率级的响应可能偏离绿线、我们希望确保环路增益不会在高频下再次增加。
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    感谢您的建议、我理解。