中心議題：

• Buck變換器AP3406的典型應用
• 反饋電阻在Buck變換器中的作用

解決方案：

• Buck變換器AP3406的環路增益測試
• Buck變換器係統的動態響應測試

Buck變換器由於具有效率高的優點而被廣泛應用於手機
、GPS、MP3等移動多媒體設備上，目前很多電源管理芯片製造廠商都推出了不同電流能力的Buck變換器，這類變換器雖然在電流能力和保護功能方麵存在一些差異，但是他們電路的主框架結構是基本一致的，主要可以分為兩個部分：一是實現電能轉換的主功率部分，另一部分是實現負反饋控製的控製電路，如圖1所示。

圖1 Buck變換器電路主框圖

對於不同廠商設計的Buck變換器芯片
，外圍電路所需要的器件會有所不同，這是因為芯片的集成度有差異
，比如
，有的廠商會把功率管集成在芯片內部；有you的de廠chang商shang會hui把ba控kong製zhi部bu分fen的de補bu償chang網wang絡luo集ji成cheng在zai芯xin片pian內nei部bu。集ji成cheng度du越yue高gao的de芯xin片pian，外wai圍wei電dian路lu所suo需xu要yao的de器qi件jian就jiu越yue少shao，因yin此ci對dui於yu客ke戶hu來lai說shuo
，外wai圍wei器qi件jian的de選xuan擇ze需xu要yao根gen據ju具ju體ti芯xin片pian來lai決jue定ding。然ran而er，對dui於yu任ren何he一yi個ge輸shu出chu可ke以yi調tiao節jie的deBuck變換器芯片，選擇合適的反饋電阻是必不可少的。圖2是BCD半導體公司的Buck變換器AP3406的典型應用圖，由於該芯片集成度很高，外圍隻需要輸入電容、輸出電感
、輸出電容和反饋電阻，本文就以此為例對反饋電阻的作用做簡要分析，為如何選擇反饋電阻提供參考。

圖2 Buck變換器芯片典型應用圖

設置輸出電壓

反饋電阻Rf1和Rf2的第一個作用是設置Buck電路的輸出電壓值
，如圖2所示，穩態時，運算放大器的反相輸入端和同相輸入端電壓是相等的，於是可以得到輸出電壓計算公式：，其中V_REF是芯片內部基準電壓(本例中為0.6V)。

影響係統穩定性和動態響應

為了實現係統的抗幹擾能力
，Buck變bian換huan器qi除chu了le主zhu功gong率lv部bu分fen以yi外wai
，還hai會hui有you相xiang應ying的de負fu反fan饋kui控kong製zhi電dian路lu，補bu償chang網wang絡luo是shi反fan饋kui控kong製zhi電dian路lu的de一yi部bu分fen。補bu償chang網wang絡luo的de加jia入ru可ke以yi提ti高gao環huan路lu的de低di頻pin增zeng益yi
，從cong而er提ti高gao抗kang幹gan擾rao能neng力li；同時補償網路使係統擁有足夠的相位裕度
，從而保證係統處於穩定的工作狀態
，不會振蕩。圖2中黃色框內的部分就是補償網絡部分，補償網絡中包括 R1，C1
，C2和Rf1(注：Rf2在環路分析中不起作用)
，補償網絡的傳遞函數可以表示為：

從上式可以看出補償網絡產生了兩個極點
，其中一個極點在0點，另一個極點為  ， 同時還產生了一個零點
[page]
在mathcad中做出Gc(s)的幅頻特性和相頻特性，如圖3和圖4所示，Rf1在補償網絡中的作用是改變中頻段增益，對補償網絡中的零極點不會有影響
，在圖3和圖4中的表現就是隨著Rf1的改變，補償網絡Gc(s)的幅頻特性上下平移，相頻特性不變。

圖3 補償網絡幅頻特性
 

圖4 補償網絡相頻特性

因此，當補償網絡進入係統環路之後，Rf1的作用是使環路增益的幅頻特性上下平移
，同時環路增益的相頻特性保持不變。

圖5 Buck變換器環路增益測試結果1

[page]

圖6 Buck變換器環路增益測試結果2

圖5和圖6是用網絡分析儀進行AP3406環路增益測試的結果。由圖可以看出，當Rf1從300k變化到470k，再變化到750k
，係統的環路增益的幅頻特性不斷向下移動，同時相頻特性基本不變。於是係統的帶寬和相位裕度都有較大改變，測試結果如表1所示。

表1 AP3406環路增益測試結果

係統的帶寬是影響係統動態響應的重要因素，相位裕度是影響係統穩定性的重要因素。如果選擇不同的Rf1
，係統的帶寬和相位裕度會產生變化，也就是動態響應和穩定性會發生變化。具體以表1來分析，當Rf1從300k變到750k
，係統地帶寬從51.1kHz變到26.1kHz
，因此係統的動態響應會相應的變差，而由於相位裕度都是足夠的，因此係統都處於穩定工作的狀態。圖7和圖8是做負載切換的動態響應測試結果，從測試結果可以看出環路響應速度變慢，導致輸出電壓過衝變大，動態響應效果變差。

圖7 動態響應測試結果(Rf1=300k) 

圖8 動態響應測試結果(Rf1=750k)

從以上分析可以看出，選擇合適的反饋電阻Rf1和Rf2對AP3406及同類補償結構的Buckbianhuanqiyouhenzhongyaodezuoyong。xuanzefankuidianzushi，bunengzhikaolvwentaishi，shuchudianyashifoufuheyaoqiu
，haiyinggaikaolv
，fankuidianzuduixitongwendingxinghedongtaixiangyingdeyingxiang。