如何用 DCAP 调节器测量波特图
作者:melinda xie
控制环路增益可在波特图（bode plot）中标绘，是一个能够较好评估系统稳定性的指标。控制环路带宽还可直接影响瞬态响应性能。
dcap™或dcap2™/dcap3™调节器（在这次讨论中笔者将称之为dcapx）因其简单性而流行。当涉及到控制环路增益的测量时，dcapx给工程师带来了挑战。通过从反馈电阻器分压器的顶部切断环路（如图1所示），很容易测量波特图。这适合传统控制架构，因为传统架构只有一条输出反馈路径，且反馈在脉宽调制（pwm）之前经过补偿器。
图1：传统控制环路增益设置
与传统电压模式或电流模式控制架构不同的是，dcapx控制系统拥有两条直接输出反馈路径：一条通过反馈电阻器分压器网络，另一条则通过直流电阻（dcr）注入电路，如图2所示。dcapx控制系统并无传统ii型或iii型补偿器那样的大直流电（dc）流增益误差放大器。在fb引脚处调制pwm脉冲。fb引脚通常是传统控制架构的误差放大器负输入端。对于dcap、dcap2、dcap3，它是pwm比较器的一个输入端。
图2：具有dcr注入电路的dcap调节器方框图
如果舍弃一条反馈路径的测量输出值，那么用图1所示设置测量的波特图不直接与瞬态响应相关联。因此要正确测量环路增益波特图，环路切断点应包括两条反馈路径，如图3所示。
图3：正确的dcap调节器控制环路波特图测量设置
对dcapx调节器而言，确定pwm调制增益的是由dcr注入网络和输出电容器等效串联电阻（esr）在fb引脚处形成的三角波形的下降斜率。沿扰动注入线缆的寄生电感和电阻以及耦合至导线的噪声将篡改fb引脚处的三角波形，从而使pwm调制增益不同于无测试设置的调节器的增益。
为了保持准确度，将一个旁路电容器（cpass）并联添加到20ω的电阻器。这个20ω的电阻器和cpass形成了一个高通滤波器。转角频率设置得比转换器开关频率的一半还低，以便fb引脚处的三角波形在测试过程中与在正常运行期间基本相似。
对于开关频率为500khz的转换器，笔者用0.22μf的电容器。对大多数应用来说，适当的cpass值范围：0.1μf至0.47μf。为尽量减少对系统的影响，dcr注入电容器（cp）应比cpass的十分之一还小，如图3所示。
图4展示了采用图3所示测试设置的波特图测量结果。cpass = 0.22μf，cp = 22nf。通过调节rp和cff，交叉频率被设定为开关频率的六分之一，相位裕度为66度。笔者进行这些实验所用的参考设计：为altera公司arria v fpga中的电轨供电的步降型转换器（pmp8824）。
图4：用推荐的tps53319（带dcr注入电容器，vout = 1.2v）的测试设置测量的波特图
图5展示了负载逐步升压和逐步降压时的相应瞬态响应。笔者还用pmp8824进行这些实验。
图5：tps53319（vout=1.2v）的负载瞬态响应
对dcap2和dcap3控制系统而言，dcr注入电路被集成在硅芯片内部。相同的技术均适用。图6展示了dcap2和dcap3调节器的环路波特图测试设置。
图6：正确的dcap2和dcap3调节器控制环路波特图测量设置
对dcap或dcap2/dcap3调节器而言，波特图是可测量的。可借助以前讨论中所提供的技术测量波特图，以确保系统的稳定性并用于优化瞬态性能的指南。
其它资源：
· an-1889：如何测量电源的环路传递函数
· tps53318：具有eco-mode™的高效8a或14a同步降压型转换器
· tps53355：具有eco-mode™的1.5v至15v输入（4.5v至25v偏置）、30a同步步降型swift™转换器
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dcap™或dcap2™/dcap3™调节器（在这次讨论中笔者将称之为dcapx）因其简单性而流行。当涉及到控制环路增益的测量时，dcapx给工程师带来了挑战。通过从反馈电阻器分压器的顶部切断环路（如图1所示），很容易测量波特图。这适合传统控制架构，因为传统架构只有一条输出反馈路径，且反馈在脉宽调制（pwm）之前经过补偿器。
图1：传统控制环路增益设置
与传统电压模式或电流模式控制架构不同的是，dcapx控制系统拥有两条直接输出反馈路径：一条通过反馈电阻器分压器网络，另一条则通过直流电阻（dcr）注入电路，如图2所示。dcapx控制系统并无传统ii型或iii型补偿器那样的大直流电（dc）流增益误差放大器。在fb引脚处调制pwm脉冲。fb引脚通常是传统控制架构的误差放大器负输入端。对于dcap、dcap2、dcap3，它是pwm比较器的一个输入端。
图2：具有dcr注入电路的dcap调节器方框图
如果舍弃一条反馈路径的测量输出值，那么用图1所示设置测量的波特图不直接与瞬态响应相关联。因此要正确测量环路增益波特图，环路切断点应包括两条反馈路径，如图3所示。
图3：正确的dcap调节器控制环路波特图测量设置
对dcapx调节器而言，确定pwm调制增益的是由dcr注入网络和输出电容器等效串联电阻（esr）在fb引脚处形成的三角波形的下降斜率。沿扰动注入线缆的寄生电感和电阻以及耦合至导线的噪声将篡改fb引脚处的三角波形，从而使pwm调制增益不同于无测试设置的调节器的增益。
为了保持准确度，将一个旁路电容器（cpass）并联添加到20ω的电阻器。这个20ω的电阻器和cpass形成了一个高通滤波器。转角频率设置得比转换器开关频率的一半还低，以便fb引脚处的三角波形在测试过程中与在正常运行期间基本相似。
对于开关频率为500khz的转换器，笔者用0.22μf的电容器。对大多数应用来说，适当的cpass值范围：0.1μf至0.47μf。为尽量减少对系统的影响，dcr注入电容器（cp）应比cpass的十分之一还小，如图3所示。
图4展示了采用图3所示测试设置的波特图测量结果。cpass = 0.22μf，cp = 22nf。通过调节rp和cff，交叉频率被设定为开关频率的六分之一，相位裕度为66度。笔者进行这些实验所用的参考设计：为altera公司arria v fpga中的电轨供电的步降型转换器（pmp8824）。
图4：用推荐的tps53319（带dcr注入电容器，vout = 1.2v）的测试设置测量的波特图
图5展示了负载逐步升压和逐步降压时的相应瞬态响应。笔者还用pmp8824进行这些实验。
图5：tps53319（vout=1.2v）的负载瞬态响应
对dcap2和dcap3控制系统而言，dcr注入电路被集成在硅芯片内部。相同的技术均适用。图6展示了dcap2和dcap3调节器的环路波特图测试设置。
图6：正确的dcap2和dcap3调节器控制环路波特图测量设置
对dcap或dcap2/dcap3调节器而言，波特图是可测量的。可借助以前讨论中所提供的技术测量波特图，以确保系统的稳定性并用于优化瞬态性能的指南。
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