計算DC-DC補償網絡的分步過程
發布時間：2023-7-25 17:38
發布者：eechina
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作者：Rani Feldman，ADI公司現場應用工程師 摘要 本文旨在幫助設計人員了解DC-DC補償的工作原理、補償網絡的必要性以及如何使用正確的工具輕松獲得有效的結果。該方法使用LTspice®中的一個簡單電路，此電路基于電流模式降壓轉換器的一階（線性）模型1。使用此電路，無需執行復雜的數學計算即可驗證補償網絡值。 背景知識 設計DC-DC轉換器時，應仔細選擇FET、電感、電流檢測電阻和輸出電容等元件，以匹配所需的輸出電壓紋波和瞬態性能。在設計功率級之后，閉合環路也很重要。DC-DC電源包含一個使用誤差放大器(EA)的負反饋環路。在負反饋系統中傳播的信號可能會在其路徑中遇到極點和零點。單個極點會使信號相位減小約90°，并使增益斜率減小-20 dB/Dec，而單個零點會使相位增加約90°，并使增益提高+20 dB/Dec。如果信號的相位減小-180°，則負反饋環路可能變成正反饋環路并發生振蕩。保持環路穩定并避免振蕩是電源的設計準則。 測試DC-DC穩定性的方法有兩種。第一種是頻率響應分析(FRA)，此方法將會創建波特圖。第二種方法是時域分析，此方法將會使負載電流發生瞬變，并可觀察到輸出電壓的欠沖和過沖響應。為了實現穩定的設計，應確保避免相位降低-180°的情況，并保持相位裕量(PM)大于45°。相位裕量為60°是較為理想的情況。當電源設計的帶寬(BW)較寬時，器件對電流負載變化的響應會更快。電源的帶寬是0 dB增益與頻率軸交點的頻率。該頻率也稱為交越頻率Fc，可觀察到其相位高于45°。DC-DC轉換器的帶寬是其開關頻率Fsw的導數，通常在Fsw/10 < Fc < Fsw/5的范圍內。越趨近于Fsw/5則意味著帶寬越寬，實現起來也會更難。帶寬越寬，相位越低，因此需進行設計權衡。增益裕量(GM)是指Fsw/2和–180°處的負增益，-8 dB或更高的值將能很好地衰減可能的開關噪聲，或減小相移-180°時的增益可能性。我們希望以-20 dB/Dec的斜率穿過0 dB點。 下載全文： 
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