如下圖為典型的DCDC電路：芯片是臺灣省立琦科技的。

上圖為DCDC典型應用電路，CIN為輸入濾波電容，CBOOT是上管驅動“自舉”電容，L是儲能電感，R1和R2是反饋電阻，CFF是前饋電容，COUT是輸出濾波電容，RT是內部運放補償器件。

一、理論分析

沒有前饋電容

如果沒有前饋電容，內部補償DC-DC轉換器的反饋網絡由兩個反饋電阻組成，用于設置轉換器的輸出電壓，如圖1所示。

輸出電壓公式為：Vout=Vfb*(1+R1/R2)

圖2顯示了相應的增益和相位圖。

有前饋電容

圖3顯示了在反饋網絡中添加了前饋電容C1(Cff)。

輸出電壓公式為：Vout=Vfb*(1+R1/R2)。

但是因為有前饋電容，增益和相位已經受到影響，圖4顯示了相應的增益和相位圖。

因為加入了前饋電容，所以與反饋電阻形成新的零點和極點，雖然Cff在其零點頻率之后引入了增益提升，但是環路相位變化(提升)在零點頻率和極點頻率之間達到最大值; 請參見以下等式1和等式2的計算。

(1)RI和CFF形成了一個零點

(2)RI、R2和CFF形成了一個極點

零點和極點的位置如Figure 4所示。(在上面)

二、前饋電容的作用

增加了前饋電容設計, 變換器可以更有效地響應輸出電壓上的高頻干擾(交流阻抗小)。

圖2和圖4中的 bode 圖顯示, 每個反饋網絡在較低頻率下的響應是相同的。在中到高頻率下, 隨著通過 C1(CFF) 的阻抗路徑的減小, 輸出電壓到反饋端的擾動(變化)衰減較小, 并有效地提供增益和相位的提升。

在DCDC工作電源中, 增加的增益和相位與會使得轉換器對負載瞬態響應速度更快, 因為在反饋節點檢測到的電壓偏差在較高頻率下衰減較少。轉換器的反應是調整占空比, 以更快地糾正輸出電壓偏差。

為了優化瞬態響應, 選擇合適的Cff 值, 這樣環路反饋的增益和相位提升將增加轉換器的帶寬, 同時仍保持可接受的相位裕度。

通常, Cff 的較大值可提供更大的帶寬改進。但是, 如果 Cff 過大, 前饋電容會導致環路增益交叉頻率過高, 并且 Cff 相位提升貢獻不足, 導致不可接受的相位裕度或不穩定性。

三、前饋電容的實際效果

(1)無前饋電容

如下圖所示，無前饋電容設計時，當負載(綠色)由小增大時，輸出電壓(黃色)曲線出現震蕩，且很久才趨于平穩。

(2)有前饋電容時

在同樣的負載變化情況下，當有前饋電容設計時，輸出電壓很快輸出平穩，且不會震蕩多次。

四、前饋電容的選擇

在數據手冊中我們一般會看到如下描述：

上圖中的VOUT就是DCDC的輸出電壓;R1和R2為反饋電阻;L為電感;COUT為輸出濾波電容。

CFF就是前饋電容，22~68 pF就是建議取值大小，我們需要根據實際的負載情況來選取合適的前饋電容值。

一般的方法：

設定一個前饋電容值，測量DCDC輸出端的紋波電壓大小;減小或者增大前饋電容值，再次測量紋波大小，直到紋波電壓小于自身產品要求的紋波電壓時，當前前饋電容我們認為是合適的。

原文標題：前饋電容是如何影響buck電路的輸出特性的?

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審核編輯：湯梓紅