反馈电源的电路结构优化

1.反馈电源的定义

所谓反馈电源，是指单独将电源输出电压U_S作为信号，经过放大（或衰减）、滤波以及其他方式的信号变换电路的处理成为反馈信号，再反馈到电源控制电路并参与控制；或是单独将输出电流I_S当作信号，也经过与输出电压相似的电路处理成为反馈信号，再反馈到电源控制电路并参与控制；或是复合上述两个反馈信号，再反馈到电源控制电路并参与控制的电源。

2.反馈电源的电路结构

反馈电源中，首先要有一个所谓电源空载电压发生器的环节。这个环节就是各种不同类型的放大电路。其输入信号往往是一个小功率的控制电压信号U_C，而输出信号是一个功率足够大的空载电压（信号）U_S0。

例如对晶闸管整流器类电源，整流环节本身相当于一个功率放大器，其放大倍数为A₀。这个空载电压发生器环节可用图2-18a所示结构框图表示。

图2-18 无反馈电源的结构框图

电源组成环节的这种结构框图表示法，是将电参量看成电信号，然后标示出电源的各组成环节以及各信号的输入、输出传递过程，还有各信号间的代数加（减）关系。

对一个已产生空载电压U_S0的无反馈电源，假设电源的输出电流为I_S，当考虑电源内阻R_N0上的压降时，电源的输出电压U_S应为：

式中 R_N0I_S——电源内阻R_N0上的压降。

从信号的代数加（减）关系角度看，有理由用图2-18b简明地表示这一关系。图中的图形代表一个环节，称为综合器。在综合器中，可最多输入（综合）三个带正、负符号的信号，然后输出一个综合（也就是简单的代数加、减）后的信号。(www.xing528.com)

当电源输出电压为U_S时，流过负载电阻的电流为I_S。从信号传递的角度看，将负载电阻R_F上所施加的电源输出电压U_S，看成负载电阻的输入信号；而流过负载电阻的电流I_S，看成经负载电阻按欧姆定律传递处理的输出信号，那么就有理由得出如图2-18c所示的一个电源结构环节的框图。

流过负载电阻的电流I_S，也流经电源的内阻，并在电源内阻上产生电压降R_N0IS，如图2-18d所示。

图2-18d所示的环节框图是将电流I_S视为输入信号、将电源内阻R_N0上产生电压降R_N0I_S（s）视为输出信号，而对输入信号的传递处理，显然也遵循欧姆定律。

有了图2-18a、b、c、d四个单独的结构环节框图，根据各信号的输入、输出关系，可得图2-18e所示的以控制信号U_C（s）为输入信号，以电源输出电流I_S（s）为输出信号的综合环节框图。它就是没有输出电压、电流反馈时，电源的电路结构框图。

在无反馈电源的结构框图基础上，引入电源输出电压负反馈和输出电流负反馈后的反馈电源的结构框图如图2-19所示。图中，环节①、②、③是原没有反馈时的结构图。而电流负反馈和电压负反馈分别由环节④、⑤、⑥、⑦完成。

环节方框中的m、n、A_m、A_n分别称为电压、电流反馈通道的反馈系数和反馈通道的放大倍数。

电压、电流负反馈性质，反映在图2-19中电流、电压综合器环节⑧、⑨中输入信号的负号取值上。

图2-19 反馈电源的结构框图

与2-18e相比，图2-19中，信号输入输出间形成了闭环。因而称为闭环系统，而图2-18e系统称之为开环系统。图2-19中，有两个闭环，电压负反馈闭环与电流负反馈闭环。两个闭环既可单独使用也可联合使用。

根据图2-19反馈电源结构图，可以对反馈电源进行系统性能分析。