优化功率转换器控制环路的三个选项
frederik dostal
几乎每个电源都有一个控制环路，以将输出电压保持在恒定值。在电源设计中，目的是优化控制环路，以便在输入电压或负载瞬变波动时，受控输出电压与设定点的偏差最小化。这里的一个重要关系是输出电容的大小与开关稳压器ic的响应速度的关系。如果环路的响应特别快，则可以使用较小的输出电容，同时将输出电压保持在允许范围内。因此，优化开关稳压器的响应速度可降低系统成本并降低电路空间要求，因为可以使用更小的输出电容。
大多数开关稳压器ic都有一个补偿引脚，通常称为ith或vc，用于控制回路调整。通过巧妙地选择电容和电阻，可以在控制回路的传递函数中添加极点和零点，以确保最佳动态性能和高控制回路稳定性。但是，这些补偿组件是如何选择的呢？
为此可以采取三种方法。
1） 使用数据表中的数据手动计算：
第一种方法使用开关稳压器ic数据手册中的计算公式。考虑到一个选定的功率级，提出了一个稳定概念。图 1 示出了一款具有相应 ith 引脚和合适补偿组件的 ltc3311 ic。
图1.具有一个 ith 引脚的 ltc3311 开关稳压器 ic，用于调节控制环路速度和稳定性。
图2.ltpowercad用于选择补偿组件和控制环路的优化。
2） 使用设计工具：
找到合适传递函数设置的第二种方法是使用ltpowercad等设计工具来计算外部元件。这种方法提供了对控制环路响应的更多见解。图2显示了ltpowercad用户界面，其中以波特图形式显示了控制环路的图形表示，以及时域中输出电压对负载瞬变的响应。ith设置值可以舒适地变化，并且可以使用此方法找到最佳设置。
歌德有句话：“所有的理论都是灰色的。在实践中，在开发过渡到批量生产之前，应该考虑和检查寄生组件。将已选择的补偿元件连接到ith引脚，并进行负载瞬态测试，以检查v处的电压是否变化外是否在允许范围内，电压转换器是否稳定工作。
此硬件测试仅检查一个设置选项以进行补偿。但是，可以使用稍作修改的值来优化设置。为了找到这一点，必须在硬件上进行各种焊接工作，因为必须使用新值更改外部组件以找到最佳的补偿组件组合。
图3.使用adi公司的lb013a板优化补偿元件。
3） 优雅的方法 — 使用预配置的 rc 网络：
图3显示了使用预配置rc网络解决此问题的第三种优雅方法。adi公司的lb013a板是一种小型电路板，在其上实现了简单的可切换和可调rc网络。总电容和电阻值可以通过驱动小开关和旋转电位计来改变。无需费力地焊接补偿模块，并且可以在负载瞬态测试期间实时优化补偿设置。
通过这三种优化开关稳压器补偿的方法，可以补偿任何电源。
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为此可以采取三种方法。
1） 使用数据表中的数据手动计算：
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图1.具有一个 ith 引脚的 ltc3311 开关稳压器 ic，用于调节控制环路速度和稳定性。
图2.ltpowercad用于选择补偿组件和控制环路的优化。
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此硬件测试仅检查一个设置选项以进行补偿。但是，可以使用稍作修改的值来优化设置。为了找到这一点，必须在硬件上进行各种焊接工作，因为必须使用新值更改外部组件以找到最佳的补偿组件组合。
图3.使用adi公司的lb013a板优化补偿元件。
3） 优雅的方法 — 使用预配置的 rc 网络：
图3显示了使用预配置rc网络解决此问题的第三种优雅方法。adi公司的lb013a板是一种小型电路板，在其上实现了简单的可切换和可调rc网络。总电容和电阻值可以通过驱动小开关和旋转电位计来改变。无需费力地焊接补偿模块，并且可以在负载瞬态测试期间实时优化补偿设置。
通过这三种优化开关稳压器补偿的方法，可以补偿任何电源。
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