直流开关电压转换器(或“开关调节器”)控制回路的特点是频率响应。频率响应影响开关调节器的反应时间对瞬态变化、精度和稳定性的影响,并在输入电压、负载和工作周期变化的情况下,如何保持设定的电压输出。
工程师可以通过增加补偿器网络来改善开关调节器的频率响应。目标是调整频率响应,使开关调整器的交叉频率处于最佳位置(提供高带宽),但该单元具有足够的相位和增益范围,以获得良好的动态响应、线路和负载调节和稳定性。如果工作做得好,最终的结果是一个开关调节器,它在一个宽的频率范围内是稳定的,但是没有过度补偿,因此它的动态响应很差。
本文介绍了开关调压器的补偿网络的基本原理,并说明了网络的类型如何影响电源的频率响应和最终性能。
应对不稳定
一个设计工程师经常会发现他或她最初的电路布局的开关调节器是不稳定的。不稳定性可以引起磁性元件或陶瓷电容器的噪声,在开关波形中抖动,输出电压的振荡,功率场效应晶体管的过热和其他不良的副作用。图1显示了一个不稳定的降压(“buck”)开关调节器的典型输出波形。
线性技术电流和电压输出图。
图1:不稳定开关调节器的电流和电压输出。(由线性技术)
尽管造成不稳定性的原因有很多——例如,PCB产生的噪音——一个常见的原因是电源控制回路的补偿不足。为了解决这个问题,工程师必须增加一个补偿网络。正确实施,补偿网络的输出((s))一起反馈电压(VFB)分配器将优化控制循环特征,确保直流(零频率)增益高,交叉频率(或带宽)(fc)高,和良好的阶段,gain-margins导致开关调节器具有良好的动态响应,线,负载调整率和稳定性。
通过环路带宽和环稳定