優化電源轉換器控製回路的三種方案
發布時間:2021-10-18 來源:Frederik Dostal 責任編輯:wenwei
【導讀】幾(ji)乎(hu)每(mei)個(ge)電(dian)源(yuan)都(dou)有(you)一(yi)個(ge)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu),以(yi)確(que)保(bao)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)為(wei)恒(heng)定(ding)值(zhi)。電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)旨(zhi)在(zai)優(you)化(hua)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu),以(yi)便(bian)在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)或(huo)負(fu)載(zai)瞬(shun)變(bian)出(chu)現(xian)波(bo)動(dong)時(shi),最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)控(kong)製(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)與(yu)設(she)定(ding)值(zhi)之(zhi)間(jian)的(de)偏(pian)差(cha)。這(zhe)裏(li)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)關(guan)係(xi)是(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)的(de)大(da)小(xiao)與(yu)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)IC的(de)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)的(de)關(guan)係(xi)。如(ru)果(guo)回(hui)路(lu)響(xiang)應(ying)特(te)別(bie)快(kuai),則(ze)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)較(jiao)小(xiao)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong),同(tong)時(shi)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)保(bao)持(chi)在(zai)允(yun)許(xu)範(fan)圍(wei)內(nei)。因(yin)此(ci),優(you)化(hua)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)的(de)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)可(ke)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)並(bing)減(jian)少(shao)電(dian)路(lu)的(de)空(kong)間(jian)需(xu)求(qiu),因(yin)為(wei)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)較(jiao)小(xiao)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)。
問題:
選擇電源轉換器的外部元件有什麼簡單辦法嗎?
答案:
存在三種可能性。
幾(ji)乎(hu)每(mei)個(ge)電(dian)源(yuan)都(dou)有(you)一(yi)個(ge)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu),以(yi)確(que)保(bao)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)為(wei)恒(heng)定(ding)值(zhi)。電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)旨(zhi)在(zai)優(you)化(hua)控(kong)製(zhi)回(hui)路(lu),以(yi)便(bian)在(zai)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)或(huo)負(fu)載(zai)瞬(shun)變(bian)出(chu)現(xian)波(bo)動(dong)時(shi),最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)控(kong)製(zhi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)與(yu)設(she)定(ding)值(zhi)之(zhi)間(jian)的(de)偏(pian)差(cha)。這(zhe)裏(li)的(de)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)關(guan)係(xi)是(shi)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)的(de)大(da)小(xiao)與(yu)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)IC的(de)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)的(de)關(guan)係(xi)。如(ru)果(guo)回(hui)路(lu)響(xiang)應(ying)特(te)別(bie)快(kuai),則(ze)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)較(jiao)小(xiao)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong),同(tong)時(shi)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)保(bao)持(chi)在(zai)允(yun)許(xu)範(fan)圍(wei)內(nei)。因(yin)此(ci),優(you)化(hua)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)的(de)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)可(ke)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)並(bing)減(jian)少(shao)電(dian)路(lu)的(de)空(kong)間(jian)需(xu)求(qiu),因(yin)為(wei)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)較(jiao)小(xiao)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)。
大多數開關穩壓器IC都有一個補償引腳,通常稱為ITH或VC,yongyukongzhihuilutiaozheng。tongguoqiaomiaoxuanzedianronghedianzu,kezaikongzhihuiludezhuanhuangongnengzhongzengjiajidianhelingdian,yiquebaozuiyoudongtaixingnenghejiaogaokongzhihuiluwendingxing。danshi,ruhexuanzezhexiebuchangyuanjian?
對此有三種方法可以使用。
使用數據手冊中的數據手動計算:
第一種方法是使用開關穩壓器IC的數據手冊中的計算公式。考慮一個選定的功率級,提出了穩定化概念。圖1顯示了 LTC3311 IC及相應的ITH引腳和適當的補償元件。
圖1.LTC3311開關穩壓器IC有一個ITH引腳用於調整控製回路速度和穩定性
圖2.使用LTPowerCAD選擇補償元件和優化控製回路
使用設計工具:
找到合適的轉換函數設置的第二種方法是使用LTPowerCAD®等設計工具來計算外部元件。該方法提供了對控製回路響應的額外洞察。圖2顯示了LTPowerCAD用戶界麵,控製回路以波特圖的形式表示,另外還顯示了時域中輸出電壓對負載瞬變的響應。ITH設置值可以方便地改變,利用這種方法可以找到最優設置。
歌德說過:"所有理論都是灰色的。"在實踐中,從開發轉到批量生產之前,還應考慮並檢查寄生元件。已選擇的補償元件連接到ITH引腳,執行負載瞬態測試以檢查VOUT的電壓變化是否在允許範圍內,電壓轉換器是否穩定地工作。
此ci硬ying件jian測ce試shi僅jin檢jian查zha一yi個ge用yong於yu補bu償chang的de設she置zhi選xuan項xiang。但dan是shi,可ke以yi利li用yong稍shao微wei修xiu改gai的de值zhi優you化hua該gai設she置zhi。為wei此ci,必bi須xu在zai硬ying件jian上shang完wan成cheng所suo有you焊han接jie工gong作zuo,因yin為wei必bi須xu將jiang外wai部bu元yuan件jian更geng改gai為wei新xin值zhi以yi查zha找zhao最zui優you補bu償chang元yuan件jian組zu合he。
圖3.利用ADI公司的LB013A板優化補償元件
優雅的方法——使用預配置的RC網絡:
圖3顯示了第三種解決問題的方法——使用預配置的RC網絡,這種方法很優雅。ADI公司的 LB013A 板是一個小型電路板,其上實現了簡單的可切換和可調整RC網(wang)絡(luo)。總(zong)電(dian)容(rong)和(he)電(dian)阻(zu)值(zhi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)驅(qu)動(dong)小(xiao)型(xing)開(kai)關(guan)和(he)旋(xuan)轉(zhuan)電(dian)位(wei)計(ji)來(lai)改(gai)變(bian)。無(wu)需(xu)費(fei)力(li)地(di)焊(han)接(jie)補(bu)償(chang)模(mo)塊(kuai),補(bu)償(chang)設(she)置(zhi)可(ke)以(yi)在(zai)負(fu)載(zai)瞬(shun)態(tai)測(ce)試(shi)期(qi)間(jian)實(shi)時(shi)優(you)化(hua)。LB013A之類的電路板很容易製造,但也可以從ADI公司購買。
利用這三種優化開關穩壓器補償的方法,可以補償任何電源。
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