【世說設計】如何改善你的動態(tài)環(huán)路響應？

DC-DC轉(zhuǎn)換器通過反饋控制系統(tǒng)，將不斷變化的輸入電壓轉(zhuǎn)換為（通常）固定的輸出電壓。反饋控制系統(tǒng)應盡量保持穩(wěn)定，以避免出現(xiàn)振蕩，或者發(fā)生最糟糕的情況：輸出未經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓?？刂葡到y(tǒng)的速度應盡可能快，以響應動態(tài)變化，例如快速輸入電壓變化或輸出端的負載瞬態(tài)，并最大程度地減少調(diào)節(jié)后的輸出電壓偏差。為了表示控制環(huán)路的行為，可以使用典型的Bode圖來顯示環(huán)路的相移和增益隨頻率的變化。此控制環(huán)路可以通過模擬或數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)。

有些數(shù)字電源提供控制環(huán)路優(yōu)化，可以極快地對動態(tài)影響做出響應。圖1為 ADP1055 控制器IC的電路示例，該電路具有數(shù)字控制環(huán)路優(yōu)化功能。數(shù)字控制器為設計人員提供諸多控制功能，有些甚至在運行期間也可以進行動態(tài)控制。圖2展示了可通過ADP1055評估軟件控制的各種ADP1055功能。

圖1. ADP1055數(shù)字開關穩(wěn)壓器的全橋應用。

圖2. 數(shù)字電源使得設計人員能夠通過圖形用戶界面，

輕松管理電源參數(shù)。

非線性增益/響應函數(shù)提供了一項與控制環(huán)路相關的極為有趣的設置選項，該設置通過濾波器按鈕訪問。非線性增益/響應 支持對控制環(huán)路實現(xiàn)動態(tài)，例如，在負載瞬變之后立即進行動態(tài)調(diào)整。電源在經(jīng)歷很大的負載瞬變之后，其輸出電壓通常 在理想的整流電壓值上下浮動。在僅采用模擬器件的控制環(huán)路中，選擇控制環(huán)路和電源功率級器件，可以最大程度降低電壓在大部分可預期情況下的浮動。數(shù)字可調(diào)控制環(huán)路（例如ADP1055中的一個特征）的優(yōu)勢在于：可以即使調(diào)整環(huán)路的響應，以在差異甚大的各種情形下實現(xiàn)補償。

圖3顯示了控制此功能的界面。圖中用藍色曲線表示輸出電壓在經(jīng)歷由高至低的負載瞬變后的典型行為?？梢钥闯?，穩(wěn)壓器輸出端的電壓響應通常會出現(xiàn)過沖。當輸出電壓超過某些閾值時，可以通過簡單增加控制環(huán)路增益來最大程度減小過沖。

圖3. 根據(jù)輸出電壓狀態(tài)設置控制環(huán)路增益。

在圖3的示例中，設置的標稱輸出電壓為12 V?？烧{(diào)控制環(huán)路增益可以設置為多個值，具體由輸出電壓決定。例如，如果因為 誤差放大器的增益增加，使得電壓升高至12.12 V以上，則可以在對應的下拉菜單中設置控制環(huán)路。還有三個其他的電壓閾值高 于12.12 V，可以使用獨立的增益設置。注意，這些增益設置與在設計穩(wěn)壓環(huán)路時設置的極點和零點完全無關。

通過可調(diào)、基于電壓的增益設置可以查找更快響應電壓過沖的控制環(huán)路設置，由此優(yōu)化輸出電壓反饋控制的質(zhì)量。注意，正 常工作時，經(jīng)優(yōu)化的控制環(huán)路特性不會受到影響?？梢允褂脭?shù)字控制器（例如ADP1055）在特定條件下（例如在經(jīng)歷負載瞬變之后）動態(tài)調(diào)節(jié)控制環(huán)路，但采用傳統(tǒng)的模擬控制環(huán)路時則很難實現(xiàn)。

ADP1055

工作溫度范圍為?40 °C至+125 °C，125 °C時的EEPROM數(shù)據(jù)保持期限為15年

兼容PMBus修訂版1.2

帶命令屏蔽的32位密碼保護

64個地址選擇（16個基址，可擴展至64個）

6個PWM控制信號，625 ps分辨率

占空比雙倍更新速率

數(shù)字控制環(huán)路（PID + 額外極點或零點可配置能力）

可編程環(huán)路濾波器（CCM、DCM、低溫/正常溫度）

頻率同步

軟啟動和軟停止功能

平均和峰值恒流模式

外部PN結(jié)溫檢測

4個GPIO（2個GPIO可配置為有源箝位PWM）

快速線路電壓前饋

用于優(yōu)化效率的自適應停滯時間補償

擴展黑盒數(shù)據(jù)錄制能力以記錄故障

原文轉(zhuǎn)自亞德諾半導體