利用改進(jìn)型CCM小信號模型預(yù)測有源鉗位正向轉(zhuǎn)換器的環(huán)路穩(wěn)定性

摘要

本文中，我們利用連續(xù)電感器電流條件下有源鉗位正向轉(zhuǎn)換器的峰值電流模式（PCM）改進(jìn)型小信號模型，預(yù)測UCC289X應(yīng)用的實(shí)際環(huán)路穩(wěn)定性。為了驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的有效性，我們通過實(shí)際測量基于UCC2897 EVM樣機(jī)，并建立UCC2897A仿真模型來進(jìn)一步證明。其結(jié)果表明，基于改進(jìn)型小信號模型的計(jì)算結(jié)果也可以精確地預(yù)測實(shí)際環(huán)路穩(wěn)定性。

1、引言

隨著電源可靠性評估的不斷發(fā)展，使用特定環(huán)路分析儀器進(jìn)行環(huán)路穩(wěn)定性測試成為目前唯一必不可少的要求。但是，在實(shí)際開發(fā)過程中，工程師們常常在環(huán)路穩(wěn)定性功能調(diào)試上面花費(fèi)太多的時間。例如，使用有源鉗位轉(zhuǎn)換器時，我們總是會碰到環(huán)路穩(wěn)定性問題，因?yàn)楹茈y在大信號負(fù)載動態(tài)和小信號環(huán)路穩(wěn)定性之間實(shí)現(xiàn)一種較好的平衡，特別是在峰值電流控制模式下更是如此。在大信號負(fù)載動態(tài)優(yōu)化方面，MOS電壓應(yīng)力有巨大的影響力。為了獲得較好的優(yōu)化，工程師們通常會花費(fèi)大量的時間重復(fù)調(diào)試環(huán)路穩(wěn)定性。

由于其小信號模型并不準(zhǔn)確，因此對于這種計(jì)算方法是否適用于實(shí)際測量存在爭議，但是如果可以得到準(zhǔn)確的小信號模型，則這個問題便可以迎刃而解。

本文的目標(biāo)是建立一個計(jì)算平臺，根據(jù)UCC289X應(yīng)用所使用有源鉗位正向轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)型CCM小信號模型來驗(yàn)證環(huán)路穩(wěn)定性。圖1顯示了實(shí)際EVM驗(yàn)證舉例，另外，本文還將為你提供許多比較數(shù)據(jù)。最后，經(jīng)過證明，使用UCC289X應(yīng)用時，環(huán)路穩(wěn)定性計(jì)算對于開發(fā)期間的實(shí)際設(shè)計(jì)和調(diào)試都非常有用。

圖1基于EVM的原理圖

2、功率級傳輸函數(shù)計(jì)算

求解工作占空比為：

輸出負(fù)載計(jì)算得到：

等效主檢測電阻為：

求解mc為：

由前面的一些參數(shù)，可使用MathCAD或者模擬軟件繪制出該傳輸函數(shù)的波特圖和相位特性圖

其中：

對于UCC289X應(yīng)用來說，系數(shù)KC由內(nèi)部分電阻器決定；它被設(shè)置為0.2，則控制到輸出傳輸函數(shù)的最終功率級傳輸函數(shù)為：

圖2顯示了計(jì)算結(jié)果：

圖2控制到輸出傳輸函數(shù)的波特計(jì)算