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),bingzuidachengdujiangdijingtiaojiedeshuchudianyazhijiandeyacha。yaobiaoxiankongzhihuanludexingwei,keyishiyongdianxingdebotetulaixianshisuipinlvbianhuadexiangyihehuanluzengyi。cikongzhihuanlukeyishiyongmonihuoshuzijishushixian。

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3顯(xian)示(shi)控(kong)製(zhi)此(ci)函(han)數(shu)的(de)界(jie)麵(mian)。圖(tu)中(zhong)用(yong)藍(lan)色(se)表(biao)示(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)在(zai)經(jing)曆(li)由(you)高(gao)至(zhi)低(di)的(de)負(fu)載(zai)瞬(shun)變(bian)後(hou)的(de)典(dian)型(xing)行(xing)為(wei)。可(ke)以(yi)看(kan)出(chu),穩(wen)壓(ya)器(qi)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)電(dian)壓(ya)響(xiang)應(ying)通(tong)常(chang)會(hui)出(chu)現(xian)過(guo)衝(chong)。當(dang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)超(chao)過(guo)某(mou)些(xie)閾(yu)值(zhi)時(shi),可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)簡(jian)單(dan)增(zeng)加(jia)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)增(zeng)益(yi)來(lai)最(zui)大(da)程(cheng)度(du)降(jiang)低(di)過(guo)衝(chong)。
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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