深入淺出Buck變換器反饋電阻作用

!--[if !vml]-->： 其中VREF是芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(本例中為0.6V)。

影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)

為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的抗干擾能力，Buck變換器除了主功率部分以外，還會(huì)有相應(yīng)的負(fù)反饋控制電路，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)是反饋控制電路的一部分。補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的加入可以提高環(huán)路的低頻增益，從而提高抗干擾能力；同時(shí)補(bǔ)償網(wǎng)路使系統(tǒng)擁有足夠的相位裕度，從而保證系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，不會(huì)振蕩。圖2中黃色框內(nèi)的部分就是補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)部分，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中包括 R1，C1，C2和Rf1(注：Rf2在環(huán)路分析中不起作用)，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)可以表示為：

從上式可以看出補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了兩個(gè)極點(diǎn)，其中一個(gè)極點(diǎn)在0點(diǎn)，另一個(gè)極點(diǎn)為 ，
同時(shí)還產(chǎn)生了一個(gè)零點(diǎn) ，

在mathcad中做出Gc(s)的幅頻特性和相頻特性，如圖3和圖4所示，Rf1在補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的作用是改變中頻段增益，對(duì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的零極點(diǎn)不會(huì)有影響，在圖3和圖4中的表現(xiàn)就是隨著Rf1的改變，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Gc(s)的幅頻特性上下平移，相頻特性不變。


因此，當(dāng)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入系統(tǒng)環(huán)路之后，Rf1的作用是使環(huán)路增益的幅頻特性上下平移，同時(shí)環(huán)路增益的相頻特性保持不變。


圖5和圖6是用網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行AP3406環(huán)路增益測(cè)試的結(jié)果。由圖可以看出，當(dāng)Rf1從300k變化到470k，再變化到750k，系統(tǒng)的環(huán)路增益的幅頻特性不斷向下移動(dòng)，同時(shí)相頻特性基本不變。于是系統(tǒng)的帶寬和相位裕度都有較大改變，測(cè)試結(jié)果如表1所示。


系統(tǒng)的帶寬是影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的重要因素，相位裕度是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素。如果選擇不同的Rf1，系統(tǒng)的帶寬和相位裕度會(huì)產(chǎn)生變化，也就是動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生變化。具體以表1來(lái)分析，當(dāng)Rf1從300k變到750k，系統(tǒng)地帶寬從51.1kHz變到26.1kHz，因此系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)會(huì)相應(yīng)的變差，而由于相位裕度都是足夠的，因此系統(tǒng)都處于穩(wěn)定工作的狀態(tài)。圖7和圖8是做負(fù)載切換的動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試結(jié)果，從測(cè)試結(jié)果可以看出環(huán)路響應(yīng)速度變慢，導(dǎo)致輸出電壓過(guò)沖變大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果變差。



從以上分析可以看出，選擇合適的反饋電阻Rf1和Rf2對(duì)AP3406及同類補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的Buck變換器有很重要的作用。選擇反饋電阻時(shí)，不能只考慮穩(wěn)態(tài)時(shí)，輸出電壓是否符合要求，還應(yīng)該考慮，反饋電阻對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。