1.8 实际应用限制和常见问题第二部分

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大家好 我们今天继续关于开关电源补偿的一些相关知识介绍 我们接下来进行最后一部分 circuit limitation 和 other isssues 剩余的部分 我们先来看一下 practical limitation 这里我们讲的 limitation 着重于 fC 整个系统补偿之后的 crossover frequency 那么我们第一个讲的因素 就是 error amplifier 的 bandwidth 我们之前在介绍补偿的时候 我们都假设我们用到的这个放大器的带宽是无限 但其实呢它不是的 当它的带宽它自己有一个 3dB 这种 dominant pole behavior 它自己有个带宽 当它的带宽小于我们设定的 fC 的时候 以及跟其它的 pole 和 zero 的频率相接近的时候 那它就会影响到了我们的 fC 举个例子就说 当我们 design voltage mode type 3 的时候 这种 compensation 的时候 我们要尽量去选择一个就是 op amp 有更大的带宽的 这样我们才能优化我们的带宽。 那么还有一个因素是什么呢 就是 optocoupler 大家还记得之前的话有 current transfer ratio 一个特性 它从 secondary side sense 电流 到 primary side 那么这种情况下的时候 我们记得有个 RP 在它的 NPN 的 collector 上面 这个 RP 那点是有一个 pole 的 那么会看到这边有一些 plot 随着 RP 的增加 我们看见 gain 这个 3dB 在往低频移动 在 phase 上体现的是一样的 这就意味着这个 RP 也说它会影响到我们的 fC 我们要谨慎的去选择 当我们用这种 optocoupler 的时候 它可能会减少了我们的带宽 但我们还没有意识到 然后也会影响我们的稳定性 那么还有一个东西是一个硬伤是什么呢 就是 switching frequency 那对于 switching frequency 的话 我们都知道,一开始就跟大家提了 我们要把它设在就是说我们的整个 fC 要设在 switching frequency 的1/5到1/10 这是一个硬伤 然后当我们 work with current-mode boost converter 的时候 还会多个右半平面零点 那它就是比这个1/10或1/5带宽的这个伤更厉害的一个东西 那我们都是要考虑的 所以我们的 fC 整个系统的这个带宽很难做大 接下来我们看一下 DCMCCM 的一些比较 那么之前的所有的介绍都是关于 CCM 所以你 DCM 也是要稳定的 那么怎么照顾到它呢 这里分别举了两个例子 有 current mode 和 voltage mode 然后红色的是 CCM 蓝色的是 DCM 这里边的话我们会看到有一些不同的地方 对 current mode 我们看到比较直接 就是从 CCMDCM gain 有 drop 还有 phase 有 drop 总体来讲的话 带宽会被切小 然后 phase margin 没有变差 反倒变得更好,因为带宽变小 这是关于 current mode 的 关于 voltage mode 呢有一些更加质量的变化 CCM 我们看到这种 complex conjugate pole 然后以及 gain 上的 peaking 还有这个 phase 的 sharp drop 当我们进入 DCM 的时候 我会发现变成两个 real pole 然后 gain 没有 peaking 那这个是很好理解 就是说这个 LC resonant 没有了 因为电感电流已经非连续了 那么基于以上的话呢 我们有一个通俗的通认的一个理解 那也就是说当从 CCMDCM 的时候呢 我们的 gain 都会 drop 然后我们 bandwidth 都会 drop 那也就是说我们这种情况下的话 如果 CCM 是稳定的 DCM 呢也会稳定 那么我们右边的话呢 有一些关于 DCM duty cycle 的计算 对于不同的 topology 公式比较复杂 因为 DCM 情况不像 CCM 那么简单 这些公式可以给大家作为参考 可以输入 excel 就可以很容易估出你的 DCM duty cycle 最后我们再来看一下关于 filter 的一些考虑 我们这里有分为 input filter 和 output filter 首先是你可能会问我不加 filter 还需要了解这些东西吗 你是需要的,为什么呢 那你需要加 filter 那可能是因为你要 output 和 input 更加 stable ripple 更小 但是即使你不加你的 input 和 output 有 cable connection 它仍然会引入寄生的电感电容 那么我们先来看一下 input 的 filter 我们的建议就是说 为了 stability Zout 要远小于 converter 的 Zin 那么我们有做一些推导 但是最终我们 conclude 回来 就是我们关键是这个 damping factor 在 damping factor 里面的话 有一项叫 Zin 是非常 critical 的 那么我们看一下我们的 device 我们 device Zin 首先一点 它是一个 negative 的 value 为什么这么看呢 假设你的 Vin 是在 drop 这个 converter 的 device 要保证它输出能量是 constant 的 这样的话 Vin 就要 rise 因为 Vin*Iin*efficiency = output power 那么如果 output power 是 constant 即使 Vin 掉了 Iin 也要 rise 所以它体现的是一个 negative impedance 我们回过头来再看 damping factor 这意味着这个公式里面有 negative part 那也就意味着如果参数设定不当 可能我们 damping factor 很差 没有办法 damp 掉整个系统的 disturbance 所以这是我们要注意的地方 我们去需要一定的 RL RC 和 ZS 的设定 还保证我们有足够的 damping 我们接下来看一下 second stage filters 那这里的话呢就是说除了正常的 L1 和 Cout1 我们又加入 L2 和 Cout2 那有的时候我们是为了减小 output ripple 让它更加的 stable 但是这么做的时候 我们明显引入了新的 LC 为了不干扰整个系统的稳定性 要遵循以下的一个 guideline 那就说 Cout1 一定要小于 Cout2 L2 要小于 L1 然后以及 second stage filter resonance 要 3fC 让它远 然后我们还要保持一定的 damping OK 这是关于 output filter 所以我们来做一个 summary 对我们整个课程 也就是说我们从一开始有介绍什么是 feedback loop 以及我们为什么要用 compensation 因为这个 feedback 会引入我们有需要做补偿 因为它是负反馈 然后我们介绍了零极点 我们介绍了各种功率级的特性 也介绍了各种 feedback 网络的频率特性 以及我们怎么利用它来补偿 我们也举了一些补偿的实例 那中心思想就是说我们要 cancel 那些 unwanted zeros and poles in the entire loop 然后我们要 adjust for the best performence 在 trade off 我们的 crossover frequency 和 settling 所以这是一个关于补偿的一个全面的介绍 那么还有很多细节没有介绍 比如说之前提到 slope compensation 的 一些具体的原因和公式推导 那么以及还有关于其它的一些更详细的资料 可以通过以下的这些资源去寻找 同时我们还有一些 appendix 也希望大家可以去看一下 那么我们只是举了两个补偿的例子 那这边还有更多的大家可以在实际需要的时候呢对号入座 去获得更好的一个知识和认知 那么这些呢就是关于开关电源补偿的一个介绍的课程 那么就是说希望对大家有帮助 谢谢大家听讲,再见
课程介绍 共计8课时,1小时3分24秒

开关模式电源转换器补偿简单易行

电源转换器 开关模式 补偿

开关电源补偿设计相关知识介绍和指导

讲师

讲师: Wang Yu

上海MCP高级设计经理

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