TL494反馈补偿网络和误差放大器能看作PI调节吗？

pirdoll · 发表于 2013-8-23 21:30:33

本帖最后由 pirdoll 于 2013-8-24 08:15 编辑

最近研究下用TL494做恒流源，根据电流给定和反馈比较后，输入到TL494的误差放大器，经过PID运算和三角波调制后变为占空比，控制MOS管开关，见下面论文。不理解的是，论文中把误差放大器和反馈补偿网络看作了PI调节器，该部分电路原理图如下：

通过反馈网络可以计算输入输出电压的传递函数，其中Uf是电流取样电阻上电压经过差分放大后的电压，Ur是电流给定，Uo是输出的控制量（应当和PWM占空比成正比）
Uo=Uf-(Ur-Uf)/R2*(R3+1/sc1)

这个和理想的PI调节器的传递函数相差甚远，无论怎么化简也变不成这种形式啊Uo=kp(1+1/Tis)*(Ur-Uf)，其中kp为比例系数，Ti为积分时间常数。
仔细看了下附件中的论文，论文中说通过误差放大器和反馈网络构成PI调节器，还用pspice对调节器参数进行了仿真，而且参数计算公式如下：Ti=R3*C1、kp=R3/R2。
请问上面的推导是哪里出了错误呢？
还有不是很理解TL494手册里面那个0.7mA的电流源是干嘛的，在上面的示意图里面已经画出来了。

最后附一篇关于TL494做恒流源的论文

R88 · 发表于 2013-8-23 21:49:08

我怎么觉得运放的正负应该调过来呢？

zhiwei · 发表于 2013-8-23 21:50:10

494双EA二极管并联反馈，所以需要一个下拉，否则Comp脚电压是虚的。用0.7mA电流源类似一个电阻的作用。

pirdoll · 发表于 2013-8-23 22:15:12

R88 发表于 2013-8-23 21:49 我怎么觉得运放的正负应该调过来呢？

显然不是啊，这个就是负阻抗的反向放大器啊，正负换过来就成了正反馈了……

pirdoll · 发表于 2013-8-23 22:19:21

本帖最后由 pirdoll 于 2013-8-23 22:25 编辑

zhiwei 发表于 2013-8-23 21:50 494双EA二极管并联反馈，所以需要一个下拉，否则Comp脚电压是虚的。用0.7mA电流源类似一个电阻的作用。 ...

两路EA是一样的我认为，然后另一路是正极接地，负极接电源，让输出为负不对另一个EA有影响。这个电流源和反馈有关系吗，这个问题比较关键。

475627406 · 发表于 2013-8-23 22:30:11

翻下模电书就知道了,C1上的电流不是等于流过R2电流的积分么？
Uo=Uf-(Ur-Uf)/R2*(R3+1/sc1)中sc1是等于R3*C1的
kp=R3/R1。应该不对，这里根本就没有R1的事

pirdoll · 发表于 2013-8-23 22:35:06

本帖最后由 pirdoll 于 2013-8-23 22:37 编辑

475627406 发表于 2013-8-23 22:30 翻下模电书就知道了,C1上的电流不是等于流过R2电流的积分么？ Uo=Uf-(Ur-Uf)/R2*(R3+1/sc1)中sc1是等于R3*C ...

忘了说R1=R2的。C1的电流等于流过R2的电流，这是串联电路啊。你应该想说电容的电压吧？Uc=1/C1*∫idt。这些都不是问题的关键，我想请教的是究竟这样的网络能不能实现PI调节？

R88 · 发表于 2013-8-23 22:53:01

pirdoll 发表于 2013-8-23 22:15
显然不是啊，这个就是负阻抗的反向放大器啊，正负换过来就成了正反馈了…… ...

我没说明白，我的意思是这样的：

根据文中的仿真看出Ti=R2*C1，Kp=R3/R2。

你没有化简开，所有看不出普遍的形式。PID的函数中还有稳定时的值，对于这两个电路的不同在于那个值是Ur还是Uf。但显然这两个值都不是运放稳定之后的值，这是弄不懂的地方。
0.7ma相当于下拉电阻了。集成芯片内部不能做大电阻。对反馈不影响。

R88 · 发表于 2013-8-23 22:57:10

本帖最后由 R88 于 2013-8-23 23:53 编辑

pirdoll 发表于 2013-8-23 22:35
忘了说R1=R2的。C1的电流等于流过R2的电流，这是串联电路啊。你应该想说电容的电压吧？Uc=1/C1*∫idt。这 ...

可以实现调节，我更喜欢从零极点来说，电容产生零点，使增益快速下降，电阻产生零点提高裕度。这就是反相零点。typeII补偿组成的主要部分。

pirdoll · 发表于 2013-8-23 23:36:27

R88 发表于 2013-8-23 22:53 我没说明白，我的意思是这样的：根据文中的仿真看出Ti=R2*C1，Kp=R3/R2。

我认为Ti=R3*C1，文中的积分系数应当是kp/Ti，kp=0.1，Ti=0.1ms，这样和文中取值1000是吻合的。注意这里认为pi调节器的传递函数是u=kp(1+1/Ti*s)e

pirdoll · 发表于 2013-8-23 23:40:41

R88 发表于 2013-8-23 22:57 可以实现调节，我更喜欢从零极点来说，电容产生零点，使增益快速下降，电阻产生零点提高高频响应。这就是 ...

我也这样理解过，R3上面的电压恰好是uf和ur之差在R2上的电流形成，对应是比例项，然后电容上的电压是那个电流的积分，对应积分项。但是现在的问题是推到出来的传递函数多了一项uf，就是调节器的输出和反馈量成正比，就很奇怪了。

R88 · 发表于 2013-8-23 23:47:03

pirdoll 发表于 2013-8-23 23:36
我认为Ti=R3*C1，文中的积分系数应当是kp/Ti，kp=0.1，Ti=0.1ms，这样和文中取值1000是吻合的。注意这里 ...

恩，对。。。

R88 · 发表于 2013-8-23 23:51:01

pirdoll 发表于 2013-8-23 23:40
我也这样理解过，R3上面的电压恰好是uf和ur之差在R2上的电流形成，对应是比例项，然后电容上的电压是那个 ...

所以我说改成我画得形式，这样那个数就是设定的常数，自然不影响了。

pirdoll · 发表于 2013-8-24 08:22:42

R88 发表于 2013-8-23 23:51
所以我说改成我画得形式，这样那个数就是设定的常数，自然不影响了。

虽然这么说，但是你看所有的TL494的电路图，都是反馈接放大器的正端，给定接放大器的负端，不仅是电流源的应用，开关电源的应用也是如此，可以随便百度一下。
我认为，无论是开关电源还是电流源，二者本质的区别只是反馈电压表示什么物理量而已，对于反馈网络和PI调节器来说不需要也不知道Uf表示什么物理量。

zhiwei · 发表于 2013-8-24 08:30:49

pirdoll 发表于 2013-8-23 22:19
两路EA是一样的我认为，然后另一路是正极接地，负极接电源，让输出为负不对另一个EA有影响。这个电流源和 ...

EA通过二极管输出到Comp，所以Comp必须有一个下拉电阻，如果没有这个电阻，Comp电压可以浮高不能跟随EA输出，这里用一个恒流源代替电阻功能。

R88 · 发表于 2013-8-24 08:36:45

pirdoll 发表于 2013-8-24 08:22
虽然这么说，但是你看所有的TL494的电路图，都是反馈接放大器的正端，给定接放大器的负端，不仅是电流源 ...

开关电源中最最常用的反馈就是431构成的反馈了，如果你看431的反馈图等效图：

基准是接到正端了，当然这个问题没啥讨论的，看最终的式子就是常量是Uf还是Ur。你有硬件图就实验一下看结果如何。

R88 · 发表于 2013-8-27 19:03:17

有啥进展么？

millwood0 · 发表于 2013-8-27 19:33:07

The error amplifier is an opamp. As such it can do anything an opamp can do.

pirdoll · 发表于 2013-8-27 21:23:46

R88 发表于 2013-8-27 19:03
有啥进展么？

这是TI关于TL494的应用笔记SLVA001E里面的一个电路的例子，和上面的电路图的区别是去掉了C1，但是接法还是把参考接在负端，反馈接在正端。

我觉得，开关电源反馈环路的设计是个比较复杂的问题，可能不是像开始的论文里面写的那么容易，也不能按照我一开始那样的计算。

论坛里面有两个很好的帖子，正在学习。
http://www.amobbs.com/forum.php? ... 9&highlight=pid
http://www.amobbs.com/thread-4675490-1-1.html

pirdoll · 发表于 2013-8-27 21:39:53

millwood0 发表于 2013-8-27 19:33
The error amplifier is an opamp. As such it can do anything an opamp can do.

Thanks for your attention. Using basic principles of ideal opamp, the transfer function of the error amplifier is Uo=Uf-(Ur-Uf)/R2*(R3+1/sc1).
There is a problem about the equation above. The transfer function of a PI controller should be Uo=Kp(1+1/Tis)(Ur-Uf).
But the transfer function i derived can not be converted to the form above, which confuses me.

R88 · 发表于 2013-8-29 12:20:07

pirdoll 发表于 2013-8-27 21:23
这是TI关于TL494的应用笔记SLVA001E里面的一个电路的例子，和上面的电路图的区别是去掉了C1，但是接法还 ...

的确,开关电源分析时是以小信号分析,所以对于参考电压即可认为是地。如果参考接在正端那么最后计算出来的传递函数既是标准的pid数学表达式了。

暴风之眼1 · 发表于 2020-12-9 16:13:26

楼主，传递函数的推导过程能写一下吗？非常感谢

TL494反馈补偿网络和误差放大器能看作PI调节吗？

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