开关稳压器中的补偿网络

接线图 2024年01月26日 10:52 219 admin

开关稳压器广泛使用的补偿网络通常有两种类型：II 型和 III 型。II 型补偿网络采用零极点集来实现所需的 BW 和 PM。为了进一步改善稳压器的瞬态响应，采用了 III 类补偿网络。III 型补偿网络添加了额外的零极点组，这有助于实现更高的 BW 和/或更高的 PM。图 2 显示了 III 类补偿网络原理图。

开关稳压器中的补偿网络第1张

III型补偿网络本文的目的是展示如何使用简单的技术来稳定不稳定的电源。请注意，仅当不稳定源是未调整的补偿网络时，所提出的技术才会有效。

下面描述的两种类型的开关稳压器是从补偿网络实现的角度来看的。这两种类型是：具有外部补偿网络的开关稳压器和具有内部补偿网络的开关稳压器。图 3 显示了这两种电源类型的典型应用电路。

开关稳压器中的补偿网络第2张

电源中的两种补偿网络图 3：电源中的两种补偿网络可用旋钮稳定不稳定的电源如前所述，开关稳压器的不稳定性可以通过观察其对负载变化的瞬态响应来验证。
图 1 显示了一个不稳定电源的示例，当发生负载转换时，输出电压会出现多次振荡。图 4 显示了图 1 中电源的波特图。在此示例中，BW 为 65kHz，而 PM 仅 16°。为了使电源具有可接受的瞬态性能，建议 BW 不超过开关频率的 10%，并且 PM >60°。图 1 电源的开关频率为 400kHz。这将允许的带宽限制为 <40kHz。在图 4 中，65kHz 高带宽导致 PM 较小（仅 16°）。请注意，在噪声敏感应用中，带宽必须进一步限制为开关频率的 5% 以下。

开关稳压器中的补偿网络第3张

电源的波特图图 4：图 1 中电源的波特图图 4 显示，当相位曲线（红色）已经下降时，幅度曲线（蓝色）达到 0dB。为了获得适当的 PM 和良好的稳定性，幅度曲线上的 0dB 点必须出现在相位曲线开始下降之前。
下面介绍的技术将帮助读者快速修复不稳定的开关电源，同时提供方法来查看降低 BW 是否可以提高稳定性。如果稳定性随着带宽的显着降低而提高，则证实不稳定的根源是未调整的补偿网络。
请注意，减少带宽有两个作用可以提高稳定性。首先，它使控制循环变慢。较慢的控制环路可防止或限制输出上的尖锐尖峰和/或振荡。其次，减小BW可以增加PM，从而提高稳定性。具有外部补偿网络的稳压器在具有外部补偿网络的电源中，补偿网络放置在 COMP 引脚处。在这种情况下，查看输出振荡是否由未调谐补偿网络引起的快速方法是在 COMP 引脚放置一个大电容器。COMP 引脚处的大电容器向控制环路引入了低频极点，从而显着限制了带宽。该电容器越大，BW 越低。图 5 显示了在 COMP 引脚添加大电容器的效果。COMP 引脚处的电容器的典型范围在 100nF 到 1μF 之间。

开关稳压器中的补偿网络第4张

在 COMP 引脚上添加大电容的效果图 5：向 COMP 引脚添加大电容器的效果具有内部补偿网络的调节器对于具有内部补偿网络的稳压器，COMP 引脚不可用。因此，必须使用外部旋钮来降低带宽并提高稳定性。限制具有内部补偿网络的开关稳压器的带宽的最有效方法是使用与反馈引脚串联的电阻器（称为 FB 串联电阻器）。图 6 显示了添加 FB 系列电阻的影响。该电阻器使幅度曲线向下移动，对相位曲线影响较小。因此，有效限制了BW，增加了电源的稳定性。FB 系列电阻越大，BW 降低得越多。典型的 FB 系列电阻器范围应在 5kΩ 至 100kΩ 之间。

开关稳压器中的补偿网络第5张