1.3 功率级第一部分

嗨 大家好 我们今天继续跟大家介绍 有关于开关电源的补偿的相关知识 我们来介绍第三部分 关于功率级的特性 然后这一部分的第一部分 那么我们会着重跟大家介绍两种控制模式 Voltage control mode 跟 Current mode 然后对于这两种控制模式的工作模式 我们着重的介绍是固定频率 Fixed frequency 还有 CCM Continuous conduction-mode 也就是说电感电流是连续的 然后我们把开关电源的频率定义为 fsw 它的倒数是个大写 T T 是周期 那么我们把不同的 topology 总体上分为以下三类 也就是说拓朴结构 那第一种是 Buck 以及 Buck derived 那么我们会左边有一个示意图是关于 Buck 的 那么当我们这么把开关电源 把开关的开关 把这个二极管 把电感和电容当这样连接起来的时候呢 当我们控制这个开关的占空比的时候 我们会得到一个 Vout 等于 Vin 乘以一个 D D 代表的叫做 duty cycle 它指的是什么 指的是这个开关 连接 Vin 的这个上管 我们管它叫上管 high side 它的开关的占空比叫做 D 那么 Vout 等于 Vin 乘 D 意味着 是小于等于 Vin 的 这也就是说 为什么我们管这种结构叫做降压型 也叫 step-down converter 那么基于这种 Buck 的话 我们会 derive 一些 topology, Forward Two switch forward 等等 那么这种是引入 transformer 的 所以在它的 Vin Vout relation 上面 我们乘以一个 transformer 的 turns ratio 然后还有的话呢 就是另外一类类似于 Push-Pull Full bridge 的 跟之前的区别就是再乘以系数二倍 那么一类是基于 Buck 那么中间这边还有介绍一类基于 boost Boost 跟 Buck 之间区别 就是当我们改变这些元器件 connection 之后 我们发现 Vout 等于 Vin 除以一个 D' D' 是 1 减去 D 这种结构调完了之后的话 我们叫 boost 然后也意味着 Vout 是要大于等于 Vin 我们也管这种呢叫做升压型 converter step up 还有一种是基于 Buck-boost 混合型的 那么也就是这里的第三类 我们会发现 Vout 等于 Vin 乘一个 D 除以 D' 那这个时候啊 当我们改变这个 D 和 D' 的时候 我们的 Vout 可以小也可以等也可以大于 Vin 所以这是一种更加灵活的一个拓扑结构 topology 在这个示意图上 那个 Vout 是个负的 类似的通过这种 Buck-boost 我们可以 Derive 其它 topology SEPIC Cuk 还有 Flyback Vout 等于 Vin 乘一个系列 然后最终还是要乘以一个 transformer turns ratio 所以大概分为这么三类 我们接下来再看 开始看一下关于 Voltage-mode buck power stage 在我们接下来介绍的时候 我们介绍这些不同的功率级以及其他相关知识 多数情况下 你看这个材料的时候呢 会发现有统一特点 第一个我们会介绍它的 function diagram 左上角这个 这样你就会有一个直观的认知 然后我们会介绍右下角这个 transfer function 然后基于这个 transfer function 为了更好理解这个 transfer function 右上角的是波特图 这样就会对零极点有一个直观的认知 然后左下角我们会详细的介绍 transfer function 里面每个参数的 Value 数值是什么样 以及哪些 component 影响他们 所以接下来我们这种 format 会不停地见到 OK 那我们先来看一下 Voltage mode 这边的话呢是比较简单的一个结构 Vc 代表是什么 代表从啊 Vout 反馈回来的一些信号 比如分压电阻啊等等等等 然后最终啊体现在 Vc 上面 就是意味着 Vout 如果想跑高 Vc 跑高 跑低 Vc 要跑低大概这个这样一个信息 然后 ramp 呢是我们产生一个 artificial 的一个 ramp 这样的话呢这个一个 Vc 和 ramp 之间呢 就会有一个 cross 它 cross 的结果呢 就是通过这个 comparator 体现出来 这个输出是一个 LOGIC 和一定占空比 那么也就是说 我们通过 Vout 反馈回 Vc 然后 Vc 和 ramp 之间进行比较 我们在控制这个 PWM 信号和 LOGIC 的占空比 来控制我们开关的占空比 进而我们决定电感的充放电时间 然后我们就会把能量相应的 deliver 到 Vout 所以在这种情况下 我们可以看到 L 和 C 之间没有什么太多的更细腻的控制 而是更像是一种简单 LC resonant 这也是为什么在 Voltage mode 里面 我们会有这个 Complex congugate pole 所以你可以理解为 LC resonant 那么右下角的这个公式的话呢 是应该很熟悉 在之前我们介绍零极点的时候应该有看过 有一个叫做 Complex congugate pole 上面加了一个零 和这个是极其相似的 那么我们体现在上面的波特图 可以看到 ωo 是 double pole 从这里开始我们看到更有 40dB/decade drop 然后啊到了 ωz 的时候 我们看见这个 gain 会变成 20dB/decade drop 非常 reasonable 然后 phase 会倾向于往180度去 drop 但是后来会返回90度 因为那个零点 然后我们再来看一下具体的每个参数的公式是什么样的 在这边有四个 那么不会一一解释 那么 AVC 呢这也是一个 Vin 和 Vramp 之间的比 那么这个越大呢代表着 我们这个传输方式里面 Vout 除以 Vc 这个 gain 会越大 那也就是说那个我们可以调节它来调节带宽 相关的因素在里面 那么 ωo 是 LC 相关的这个已经大家很熟悉了 ωz 是 ESR 相关的一个零点 然后这个 Qo 是 quality factor 它跟 LC 相关的 还跟 output impede 相关 可以，这就是 Voltage mode