本文介紹如何利用波特圖來快速評估您的電源設(shè)計是否滿足動態(tài)控制行為要求。電源通常通過控制環(huán)路保持固定的輸出電壓。這個控制環(huán)路可能穩(wěn)定,也可能不穩(wěn)定;可以快速調(diào)節(jié),也可以慢速調(diào)節(jié)。在大多數(shù)情況下,都可以使用波特圖來描述控制環(huán)路。通過使用波特圖,您可以查看控制環(huán)路的速度,特別是其調(diào)節(jié)穩(wěn)定性。
它將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓。目標(biāo)是盡可能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)輸出電壓VOUT。為此,通過反饋(FB)引腳將控制環(huán)路集成到電路中。它可以檢測到VOUT的電壓變化??刂骗h(huán)路應(yīng)能夠快速響應(yīng),以便始終盡可能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)VOUT。每當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時,都必須重新調(diào)節(jié)輸出電壓。
波特圖中控制環(huán)路的增益曲線,其中提供了兩條重要信息??梢缘玫皆鲆娴扔?(即0 dB)時的頻率。對于圖2所示的控制環(huán)路,這個所謂的交越頻率出現(xiàn)在約80 kHz處。根據(jù)經(jīng)驗,此頻率不得超過開關(guān)模式電源的設(shè)定開關(guān)頻率的十分之一。否則,可能會導(dǎo)致電路不穩(wěn)定。圖中顯示的第二條重要信息是增益曲線下方的區(qū)域,即函數(shù)積分。直流增益和交越頻率越高,控制環(huán)路就能更好地讓輸出電壓保持恒定。
圖3顯示波特圖中的相位曲線。從該圖中可以讀取的最重要的參數(shù)值是相位裕量。通過這個數(shù)值可以判斷控制環(huán)路的穩(wěn)定性。相位裕量可以從增益圖中的交越頻率處讀?。▍⒁妶D2)。在所示的示例中,交越頻率為80 kHz。所以,圖3中的相位裕量約為60°。相位裕量低于約40°即被視為不穩(wěn)定。當(dāng)相位裕量在40°和70°之間時,控制環(huán)路設(shè)置良好。在此范圍內(nèi),能夠較好地同時兼顧調(diào)節(jié)速度和穩(wěn)定性。相位裕量高于70°時,系統(tǒng)非常穩(wěn)定,但是調(diào)節(jié)速度非常慢。
開關(guān)穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊中一般不提供波特圖。原因在于,波特圖在很大程度上取決于電路設(shè)計。使用的開關(guān)頻率、選擇的外部元件(例如電感和輸出電容),以及各自的工作條件(例如輸入電壓、輸出電壓和負(fù)載電流)都會產(chǎn)生巨大影響。所以,一般使用計算工具(例如 LTpowerCAD)或仿真工具(例如 LTspice)生成波特圖。借助這些工具生成波特圖,您就可以快速判斷設(shè)計的電路是否能夠滿足動態(tài)控制行為要求。
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原文標(biāo)題:每天一個小知識:利用波特圖來滿足動態(tài)控制行為的要求
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