開關轉換器之回授控制‒OTA Type IIIII之相位提升 | 讀書心得分享網站
本文是以最為熟知與採用的極零點置放法(pole-zeroplacement)作補償器設計。以峰值電流模式控制的降壓轉換器為例設計補償器時,除上述之零頻率極點外,並在功率電路的 ...
摘要Type II 補償器通常用於電流模式控制的開關轉換器回授電路,一般可獲得良好的線電壓與負載調節及暫態響應。然而當工作點(如輸入電壓或負載電流)改變,原設計的補償器可能會有穩定度變差,或相位裕度不足的情形發生。此外,當轉換器的工作環境發生變化,如溫度、濕度、或零件老化等,都可能造成系統穩定度的改變,甚至導致電源系統不穩定。本文探討因應原設計參數改變而採用相位提升電路,以改善系統穩定度,並以立錡科技降壓轉換器RT2857B為實例說明穩定度改變的情形,提出兩種相位提升電路作為改善,最後以Mathcad作計算及SIMPLIS作電路模擬,驗證理論的分析。
一、降壓型轉換器之小信號模型探討電源轉換器的回授設計首先須從功率電路的開環轉移函數開始;其頻率響應是非線性的,透過小信號模型而線性化後,可以獲得隨工作點而異的轉移函數。根據此開環的轉移函數來設計回授補償電路,使閉環路系統具有低的線電壓及負載調節率,且對於負載電流瞬變發生時,輸出電壓可有很低的過衝(overshoot)與很快的回復穩態的調節時間(settling time);此外,也希望能對環境溫度、長時間老化等都有相當的因應能力。而評價閉環效能並達到上述之目標最簡單的方法就是透過電源系統的環路增益(loop gain)分析,並藉由交越頻率與相位裕度以比較系統的響應頻寬與相對穩定度。
圖 1、降壓型開關轉換器電路與其回授電路
圖1為一常規峰值電流控制(peak current mode control)的降壓型轉換器電路,紅色虛線區域為其回授補償電路(compensator)。輸出電壓VO經RF1、RF2分壓採樣,與一參考電壓VREF作比較,其誤差經過放大之後,得到一控制電壓VCNTL;控制電壓再與經電感電流檢知增益RS之電感電流峰值比較得到控制開關晶體Q1的邏輯信號,完成雙環閉迴路控制。...
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