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元芳,你對(duì)此電路有何看法?(7-終結(jié))

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ID:113517 發(fā)表于 2016-4-15 02:21 | 只看該作者 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
元芳:大人,聽說玉淵潭的櫻花開的正好,不知大人要不要帶我等同去觀玩一番?
狄:元芳,還是先把前日問題說完。櫻花明年還會(huì)帶開,先練就一身本領(lǐng),明年櫻花更艷……
元芳:大人……
狄:照數(shù)據(jù)手冊(cè)推薦,高于500kHz使用III型反饋網(wǎng)絡(luò),即反饋電阻高端并電容Cff。此電容會(huì)引入一個(gè)較小的零點(diǎn),后面跟隨一個(gè)稍高的極點(diǎn),引入總相位抵銷,但幅度會(huì)有提升,因此能使交叉頻率后移。交叉頻率后移可以使系統(tǒng)具有更快的響應(yīng)速度,更好應(yīng)對(duì)系統(tǒng)突發(fā)電流變化。
元芳:那具體能后移多少呢?
狄:幅度提升大小主要取決于Z2P2的距離(該距離主要受R1、R2比值限制,即受輸出電壓和參考電壓比值的限制,此比值很小時(shí),幅度提升效果較差)。因?yàn)榻徊骖l率推薦使用fc/10,即100KHz,如果不使用Cff則往往難達(dá)到預(yù)期。
元芳:那,大人,這些零極點(diǎn)到底該如何放置呢?
狄:零極點(diǎn)總的補(bǔ)償原則是:Z1、P1由負(fù)載和濾波電容決定;Z3P1或稍靠前;P4取交叉頻率2倍以上;Z2取低于啟動(dòng)時(shí)間倒數(shù)對(duì)應(yīng)頻率,P2Z2和輸出電壓決定;P3在原點(diǎn)處,放置時(shí)不考慮。
元芳:原來如此!一旦知道各零極點(diǎn)擔(dān)負(fù)職責(zé),就能確定出其位置,然后就可以找一個(gè)突破口,計(jì)算出所有器件的參數(shù)!
狄:正是!整體思路是:

(1)確定開關(guān)頻率1MHz。
(2)確定交叉頻率100KHz ~ 200KHz,暫時(shí)取100KHz,后面視情況進(jìn)行微調(diào)。
(3)負(fù)載為1歐,3.3V共兩個(gè)10uF瓷片電容,其他小電容忽略。由此確定Z13.2MHz(此頻點(diǎn)由電容類型決定,高于開關(guān)頻率,由板級(jí)小電容負(fù)責(zé)此頻段濾波,故不予考慮),P18KHz
(4)按交叉頻率處增益為0dB,求出RC。具體公式參考數(shù)據(jù)手冊(cè),求得RC=9.66K,取10K。
(5)由P1確定Z3,然后再由RC算出CC。求得CC為2nF,取2.2nF。
(6)根據(jù)系統(tǒng)要求,上電軟啟動(dòng)時(shí)間取940us,倒數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率為1.06K
(7)Z2對(duì)應(yīng)的頻率應(yīng)低于1.06K,R1取推薦值40.2K,則計(jì)算出Cff大于3.7nF,取4.7nF。
(8)P4所在頻率應(yīng)高于200K,由RC為10K,可得,CROLL應(yīng)小于80pF。該極點(diǎn)是用于濾除COMPx網(wǎng)絡(luò)線上的高頻干擾。因?yàn)槲覀兊?/font>PCB走線很短,而且為多層板,耦合干擾會(huì)很小,而P4越靠近交叉頻率就會(huì)導(dǎo)致幅度和相位裕量減少,所以這里僅取22pF
(9)最終為與其他器件統(tǒng)一,減少BOM種類,RC更換為12.7K,這會(huì)導(dǎo)致交叉頻率向高頻方向有偏移,但仍滿足要求。
元芳:大人,經(jīng)大人一翻演示,元芳豁然開朗!原來電路果真是設(shè)計(jì)出來的,而非照抄!
狄:嗯,名士謀于未然,止患于前,遇問題時(shí)方見優(yōu)劣。元芳,你且按此參數(shù)調(diào)整電路,然后再去做一次仿真!
元芳:好。ㄖ北嘉鲙暱碳闯觯
元芳:大人,按您所算,調(diào)整參數(shù)后,仿真得到交叉頻率112KHz,相位裕量37.1度,增益裕量12dB。滿足穩(wěn)定性要求。
狄:元芳,你按照如上參數(shù)重新更換板上器件,測(cè)一下實(shí)際輸出看是否正常。
元芳:好!我馬上去!
(盞茶工夫,元芳捧著一份測(cè)試結(jié)果來找狄大人)
元芳:大人,1.2V電源上的振蕩果然不在了,不過,有一個(gè)80us間隔的波動(dòng),峰值達(dá)到35mV,您看這是怎么回事?

狄:嗯,這個(gè)波動(dòng)是由于系統(tǒng)周期性處理事務(wù)導(dǎo)致的。因?yàn)橄到y(tǒng)中的DSPCPLD都是以80us行周期進(jìn)行運(yùn)算操作,所以會(huì)有周期性的電量需求變化,這會(huì)導(dǎo)致電壓波動(dòng),按芯片要求,低于5%60mV便可滿足系統(tǒng)需求,這里35mV跌落屬正,F(xiàn)象。如果可以在后端再加一些1uF小電容進(jìn)行退耦。
元芳:原來如此。
狄:我們?cè)倏粗?font face="Arial">240mV峰峰的振蕩信號(hào)已經(jīng)看不到蹤跡,整體紋波已經(jīng)達(dá)到mV級(jí)別,單從波形看效果十分良好!
元芳:可這樣是否就說明電源足夠穩(wěn)定了呢?
狄:這點(diǎn)比較遺憾,我們暫時(shí)只能通過仿真來推斷系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性!但如果真的要確定其穩(wěn)定性的話需要切斷反饋環(huán)路,利用網(wǎng)絡(luò)分析儀來測(cè)量其真實(shí)幅頻、相頻特性。因?yàn)槲覀儫o此設(shè)備,故只能利用仿真推斷。如果今后得此設(shè)備,你可參照我們的仿真電路來核對(duì)我等推斷。但往往仿真與計(jì)算一致時(shí),實(shí)際情況也會(huì)與其一致。

元芳:元芳明白了。這個(gè)案子如此也算結(jié)了,待元芳回去再溫習(xí)一下,理清來龍去脈,等真正吸收其精髓,它日再遇此難題也定不會(huì)手足無措。


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