3.16. Вибір елементів корекції петлі зворотного зв’язку (c4, c10, r14).
Коригуючими елементами є тільки C10 і R14, а конденсатор С4 служить для підвищення стійкості ШІМ-контролера до завад.
Номінал конденсатора С4 невеликий – всього сотні пікофарад, зазвичай від 100pF до 470pF – це виключає його вплив на частотну характеристику петлі зворотного зв'язку. Зупинимося на С4 = 330pF, в більшості випадків це працює дуже добре.
На жаль, розрахунок петлі зворотного зв'язку надзвичайно складний, і навіть існуючі методики далеко не завжди дають адекватний результат. Занадто багато параметрів впливають на АЧХ схеми. Але для флайбека, працюючого в струмовому режимі, всього два коригувальних елемента, і простіше їх підібрати аналізуючи реакцію блоку на збурюючий вплив – наприклад, на різку зміну навантаження. Як показує практика, такий підхід цілком себе виправдовує – зрештою відпрацювання збурюючих впливів – прямий обов'язок петлі зворотного зв'язку.
Подальша перевірка на спеціальному обладнанні для безпосереднього вимірювання АЧХ / ФЧХ показує, що цей метод дає результат, дуже близький до оптимального.
Будемо різко (зі швидкістю порядку (1-5) A / ms) змінювати струм навантаження від номінального до половини номінального. Наше завдання – домогтися аперіодичного процесу відновлення вихідної напруги після збурюючої дії.
Будемо домагатися мінімального часу перехідного процесу, тобто максимальної швидкодії петлі зворотного зв'язку.
На рис. 18 (а-г) показані осцилограми перехідного процесу при різній комбінації R14 і С10. Звернемо увагу, що основний викид ніяк не пов'язаний з їх номіналом, і визначається виключно параметрами додаткового фільтра L1C9.
Рис. 18,а. R14= 47К,С10= 10nFРис. 18,б.R14= 47К,С10= 1nF
Рис. 18,в. R14= 47К,С10= 470 рFРис. 18,г.R14= 100К,С10= 1nF
Рис. 18,а. Перехідний процес має дуже велику тривалість, хоч і володіє аперіодічностью. Тому будемо зменшувати ємність конденсатора С10.
Рис. 18,б. Тривалість перехідного процесу значно знизилася, і процес відновлення все ще носить аперіодичний характер. Спробуємо ще зменшити ємність конденсатора С10.
Рис. 18,в. Перехідний процес став набувати коливальний характер. Причому ніякі зміни опору резистора R14 вже не здатні надати йому аперіодичний характер. Тому вважаємо, що попередній номінал конденсатора С10 є мінімально допустимим. Тепер спробуємо збільшити номінал резистора R14 що б домогтися більшого коефіцієнта підсилення на високій частоті.
Рис. 18,г. Тут перехідний процес все ще носить аперіодичний характер, але з'явився ділянку з відносно високочастотними коливаннями. Це говорить про те, що, хоча система все ще стійка, запас став занадто малий, і такого режиму краще уникати.
У підсумку зупиняємося на комбінації С10 = 10nF, R14 = 47K як на випадку мінімальної тривалості перехідного процесу при гарантованій стійкості системи.
Цей аналіз процесу стабілізації петлі зворотного зв'язку дуже спрощений. У нашому випадку справу полегшувала велика ємність конденсаторів вихідного фільтра, і діапазон прийнятних величин елементів корекції досить широкий. Але в ряді випадків, особливо в DC-DC конверторах з їх високими частотами перетворення і малими ємностями вихідного фільтра, процес побудови оптимальної петлі зворотного зв'язку може зажадати кілька ітерацій.