改善動態環路響應
發布時間:2020-11-03 來源:Frederik Dostal,ADI現場應用工程師 責任編輯:wenwei
【導讀】DC-DC轉換器通過反饋控製係統,將不斷變化的輸入電壓轉換為(通常)固定的輸出電壓。反饋控製係統應盡量保持穩定,以避免出現振蕩,或者發生最糟糕的情況:輸出未經調節的輸出電壓。控製係統的速度應盡可能快,以響應動態變化(例如快速的輸入電壓變化或輸出端的負載瞬態),並(bing)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)降(jiang)低(di)經(jing)調(tiao)節(jie)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)之(zhi)間(jian)的(de)壓(ya)差(cha)。要(yao)表(biao)現(xian)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)的(de)行(xing)為(wei),可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)典(dian)型(xing)的(de)波(bo)特(te)圖(tu)來(lai)顯(xian)示(shi)隨(sui)頻(pin)率(lv)變(bian)化(hua)的(de)相(xiang)移(yi)和(he)環(huan)路(lu)增(zeng)益(yi)。此(ci)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)模(mo)擬(ni)或(huo)數(shu)字(zi)技(ji)術(shu)實(shi)現(xian)。

圖1.全橋應用中的ADP1055數字開關穩壓器
有些數字電源提供控製環路優化,可以極快地對動態影像做出響應。圖1顯示帶ADP1055控製器IC的電路示例,該電路已經受數字控製環路優化。數字控製器為設計人員提供諸多控製功能,有些甚至能在操作期間實施動態控製。圖2顯示可通過ADP1055評估軟件控製的ADP1055的各種功能。

圖2.數字電源使得設計人員能夠通過圖形用戶界麵,輕鬆管控電源參數
非線性增益/響應函數提供了一項與控製環路相關的極為有趣的設置選項,該設置通過濾波器按鈕訪問。非線性增益/響(xiang)應(ying)支(zhi)持(chi)對(dui)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)實(shi)施(shi)動(dong)態(tai)調(tiao)節(jie),例(li)如(ru),在(zai)負(fu)載(zai)瞬(shun)變(bian)之(zhi)後(hou)。電(dian)源(yuan)在(zai)經(jing)曆(li)很(hen)大(da)的(de)負(fu)載(zai)瞬(shun)變(bian)之(zhi)後(hou),其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)通(tong)常(chang)會(hui)高(gao)於(yu)或(huo)低(di)於(yu)理(li)想(xiang)的(de)整(zheng)流(liu)電(dian)壓(ya)值(zhi)。在(zai)僅(jin)采(cai)用(yong)模(mo)擬(ni)器(qi)件(jian)的(de)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)中(zhong),控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)和(he)電(dian)源(yuan)功(gong)率(lv)級(ji)中(zhong)的(de)組(zu)件(jian)被(bei)用(yong)於(yu)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)降(jiang)低(di)電(dian)壓(ya)在(zai)大(da)部(bu)分(fen)可(ke)預(yu)期(qi)情(qing)況(kuang)下(xia)的(de)波(bo)動(dong)。動(dong)態(tai)可(ke)調(tiao)節(jie)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)(例如ADI公司的ADP1055中的環路)的優勢在於:可以立即調節環路的響應,以在差異甚大的各種情形下實施補償。

圖3.根據輸出電壓狀態設置控製環路增益
圖3xianshikongzhicihanshudejiemian。tuzhongyonglansebiaoshishuchudianyazaijingliyougaozhididefuzaishunbianhoudedianxingxingwei。keyikanchu,wenyaqishuchuduandedianyaxiangyingtongchanghuichuxianguochong。dangshuchudianyachaoguomouxieyuzhishi,keyitongguojiandanzengjiakongzhihuanluzengyilaizuidachengdujiangdiguochong。
在圖3的示例中,設置的標稱輸出電壓為12 V。可調控製環路增益可以設置為多個值,具體由輸出電壓決定。例如,如果因為誤差放大器的增益增加,使得電壓升高至12.12 V以上,則可以在對應的下拉菜單中設置控製環路。還有三個其他的電壓閾值高於12.12 V,可以使用獨立的增益設置。注意,這些增益設置與在設計穩壓環路時設置的極點和零完全無關。
通過可調、基(ji)於(yu)電(dian)壓(ya)的(de)增(zeng)益(yi)設(she)置(zhi)可(ke)以(yi)查(zha)找(zhao)更(geng)快(kuai)響(xiang)應(ying)電(dian)壓(ya)過(guo)衝(chong)的(de)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)設(she)置(zhi),由(you)此(ci)優(you)化(hua)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)反(fan)饋(kui)控(kong)製(zhi)的(de)質(zhi)量(liang)。注(zhu)意(yi),正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)時(shi),經(jing)優(you)化(hua)的(de)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)特(te)性(xing)不(bu)會(hui)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)。可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)數(shu)字(zi)控(kong)製(zhi)器(qi)(例如ADI公司的ADP1055)在特定條件下(例如在經曆負載瞬變之後)動態調節控製環路,但在使用傳統的模擬控製環路時,則很難實施。
作者簡介
Frederik Dostal曾就讀於德國埃爾蘭根大學微電子學專業。他於2001年開始工作,涉足電源管理業務,曾擔任各種應用工程師職位,並在亞利桑那州鳳凰城工作了4年,負責開關模式電源。他於2009年加入ADI公司,並在慕尼黑ADI公司擔任電源管理現場應用工程師。聯係方式:frederik.dostal@analog.com。
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