關(guān)注“電源先生”，解析開(kāi)關(guān)電源

在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，確保 BUCK 電路的穩(wěn)定性至關(guān)重要，而環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

參考前文[ 從0到1設(shè)計(jì)BUCK(13) | 環(huán)路補(bǔ)償，讓輸出“穩(wěn)如老狗”的方法 ]，環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)的具體方法流程是：

• 確認(rèn)系統(tǒng)參數(shù)：設(shè)計(jì)前的“體檢報(bào)告”
• 分析功率級(jí)特性：找到電路的“敏感點(diǎn)”
• 選擇交越頻率：速度與穩(wěn)定的“黃金分割”
• 選擇補(bǔ)償器類(lèi)型：針對(duì)“敏感點(diǎn)”的“殺手锏”
• 參數(shù)計(jì)算與驗(yàn)證：對(duì)“癥”下“藥”

雖然，根據(jù)不同的分類(lèi)方法，有普通運(yùn)放補(bǔ)償&跨導(dǎo)放大器補(bǔ)償、Type I補(bǔ)償器&Type II補(bǔ)償器&Type III補(bǔ)償器、模擬補(bǔ)償&數(shù)字補(bǔ)償&自適應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)，等。

但是，此文將基于IR3840MPbF這個(gè)電壓模式BUCK轉(zhuǎn)換器（內(nèi)部為普通運(yùn)放）使用“Type II補(bǔ)償器”進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償實(shí)例設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于建立環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)的流程方法，助力工程師更好地理解和掌握 BUCK 電路的環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)。

01

/ 確認(rèn)系統(tǒng)參數(shù)：設(shè)計(jì)前的“體檢報(bào)告” /

以下這些參數(shù)是后續(xù)環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)的基石，需要提前確認(rèn)。

02

/ 分析功率級(jí)特性：找到電路的“敏感點(diǎn)” /

功率級(jí)電路是 BUCK 電路的核心部分，其特性直接影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。BUCK電路功率級(jí)（具體來(lái)說(shuō)是LC濾波器）會(huì)自帶“LC雙極點(diǎn)”和“ESR零點(diǎn)”，這就是會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定的“敏感頻率點(diǎn)”。

03

/ 選擇交越頻率：速度與穩(wěn)定的“黃金分割” /

交越頻率的選擇對(duì)于平衡 BUCK 電路的速度和穩(wěn)定性至關(guān)重要。交越頻率過(guò)高，系統(tǒng)雖然響應(yīng)速度快，但容易受到高頻噪聲的干擾，導(dǎo)致穩(wěn)定性下降；交越頻率過(guò)低，系統(tǒng)對(duì)負(fù)載變化的響應(yīng)速度會(huì)變慢，影響動(dòng)態(tài)性能。

通常，交越頻率選擇在開(kāi)關(guān)頻率的 1/10 到 1/5 之間。在這個(gè)實(shí)例中，基于開(kāi)關(guān)頻率 600 kHz，選擇交越頻率為 60 kHz，即 F0 = (1/10) * 600kHz = 60kHz。

這一選擇旨在確保系統(tǒng)既能快速響應(yīng)負(fù)載變化，又能維持足夠的穩(wěn)定性，有效避免高頻噪聲對(duì)系統(tǒng)的影響。

04

/ 選擇補(bǔ)償器類(lèi)型：針對(duì)“敏感點(diǎn)”的“殺手锏” /

根據(jù)對(duì)功率級(jí)電路特性的分析，特別需要考慮FLC（LC濾波器的諧振頻率）、FESR（由輸出電容ESR引起的零點(diǎn)頻率）和F0（交越頻率）的相對(duì)位置關(guān)系，因?yàn)闈M(mǎn)足 

 ，所以選擇Type II (PI)補(bǔ)償器。 

05

/ 參數(shù)計(jì)算與驗(yàn)證：對(duì)“癥”下“藥” /

將Type II (PI)補(bǔ)償器的FZ1零點(diǎn)放置在0.75倍的FLC位置，用于補(bǔ)償功率級(jí)LC雙極點(diǎn)。

將Type II (PI)補(bǔ)償器的FP1極點(diǎn)放置在F0和FS之間，通常在FS/2位置，用于衰減高頻噪聲。

- 放置零極點(diǎn)

將Type II（PI）補(bǔ)償器的FZ1零點(diǎn)放置在0.75倍的FLC位置，用于補(bǔ)償功率級(jí)LC雙極點(diǎn)。

將Type II（PI）補(bǔ)償器的FP1極點(diǎn)放置在F0和FS之間，通常在FS/2位置，用于衰減高頻噪聲。

- 具體參數(shù)計(jì)算

根據(jù)公式(17)計(jì)算RC1，選擇標(biāo)準(zhǔn)阻值7.15kOHM

根據(jù)公式(18)計(jì)算CC1，選擇標(biāo)準(zhǔn)容值4.7nF

根據(jù)公式(19)計(jì)算CC2，選擇標(biāo)準(zhǔn)容值68pF

06

/ 實(shí)例設(shè)計(jì)總結(jié)與拓展 /

- 設(shè)計(jì)總結(jié)

通過(guò)上述詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟，我們成功為IR3840MPbF電壓模式BUCK轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)了Type II補(bǔ)償器，實(shí)現(xiàn)了環(huán)路的穩(wěn)定補(bǔ)償。這一過(guò)程涵蓋了從系統(tǒng)參數(shù)確認(rèn)到參數(shù)計(jì)算與驗(yàn)證的完整流程，每一步都緊密相連，環(huán)環(huán)相扣。

- 設(shè)計(jì)拓展

盡管Type II補(bǔ)償器在許多應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)出色，但在面對(duì)更復(fù)雜的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性時(shí)，可能需要更高級(jí)的補(bǔ)償策略。例如，Type III補(bǔ)償器可以提供更多的零點(diǎn)和極點(diǎn)，用于更精細(xì)地調(diào)整系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。

綜上所述，本文通過(guò)詳細(xì)的實(shí)例設(shè)計(jì)，展示了BUCK電路環(huán)路補(bǔ)償?shù)木唧w實(shí)施過(guò)程，希望能幫助工程師深入理解環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)和實(shí)際操作方法，提升在實(shí)際工作中解決BUCK電路穩(wěn)定性問(wèn)題的能力。