環路控制是開關電源設計的一個重要部分。文章綜述了目前可供選擇的一些工具,讓您在開始生產開關電源之前能夠計算、模擬和測量您的原型,從而確保生產工作安全順利。本文將主要討論獲取功率級動態響應和選擇交越頻率和相位裕度。

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獲取功率級動態響應

如文章《開關電源設計原型的分析模擬和實驗之一》所述,對指定開關轉換器進行補償研究的關鍵是功率級波特圖。有幾種方式可以獲得波特圖,其中第一種方式是采用SPICE模擬中的一個平均模型。

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平均模型有許多種版本,但最常用的為Vatché Vorpérian博士于1986年提出并于1990年發表的3端PWM開關。原著介紹了電壓模式控制,但后來的版本也介紹了電流模式控制,且只涵蓋CCM。我在中推導出了這些模型在VM和CM運行條件下的自動切換版本。在電流模式下運行的典型降壓轉換器可按照圖 7中所示進行建模。PWM開關采用所謂的共模無源配置進行連接,其中端子p已接地。XPWM模塊用于為脈寬調制器建模,脈寬調制器負責將源V2設置的誤差電壓轉換為占空比。這種自然采樣調制模塊的增益就是偏置比較器的鋸齒峰值Vp的倒數:

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我們假設鋸齒峰值振幅為2 V,那么衰減為0.5,對應增益為-6 dB。

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開始模擬后,您可以顯示工作點,并驗證其是否正確。這是檢查轉換器工作是否正常以及提供的結果是否可信的重要步驟。這里,模型向5 Ω負載提供5 V電源,而這也是我們所期望的。我們可以將結果繪制成下圖:

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幅度響應峰值表明品質因數Q比較高。該變量代表了電路損耗,并取決于整體效率。如果您構建降壓轉換器,并繪制其響應,其衰減可能會比圖8中的更大。這是因為MOSFET RDS(on)、電容和電感上的各種歐姆損耗以及續流二極管恢復損耗都會造成電路損耗,并影響Q