探究自動(dòng)工具改進(jìn)開關(guān)穩(wěn)壓器的響應(yīng)頻率

　對于電源設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員來說，開關(guān)穩(wěn)壓器穩(wěn)定性這一話題也許看上去讓人有些望而怯步。其實(shí)，確保穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性的最簡單方法就是使用一款具有內(nèi)在穩(wěn)定性的轉(zhuǎn)換器，比如說遲滯型轉(zhuǎn)換器。然而，由于它們不斷變化的開關(guān)頻率，會(huì)導(dǎo)致與開關(guān)噪聲過濾相關(guān)的其它問題。另外一個(gè)選擇就是內(nèi)部補(bǔ)償穩(wěn)壓器。這種類型的穩(wěn)壓器適用于很多設(shè)計(jì)，不過通常情況下不支持比6A高太多的負(fù)載電流，對于降壓穩(wěn)壓器來說也是如此。當(dāng)需要更加精密的電源時(shí)，就需要具有外部補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)壓器了。
　　幸運(yùn)的是，諸如TI的WEBENCH Power Designer的設(shè)計(jì)工具包括補(bǔ)償組件的選型。還有幾款工具包含一些有助于對穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性進(jìn)行評估的信息，像估算出的相位裕量，和/或者顯示波特圖的電氣仿真，和/或者瞬態(tài)響應(yīng)。
　　不過，如果必須更換關(guān)鍵電路圖組件的話，該怎么辦呢？補(bǔ)償變化如何匹配呢？此外，不同設(shè)計(jì)工具對這些問題的處理是不同的。WEBENCH電源設(shè)計(jì)工具包括一個(gè)可以輕松更新補(bǔ)償?shù)娜卵a(bǔ)償設(shè)計(jì)選項(xiàng)，這個(gè)功能甚至可以實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)或更好的相位裕量。這篇文章將提供一個(gè)設(shè)計(jì)示例，為您演示如何使用補(bǔ)償設(shè)計(jì)工具，以及獲得所需瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性的不同選項(xiàng)。
　　在我們的示例中，我們用WEBENCH電源設(shè)計(jì)工具創(chuàng)建一個(gè)具有LM21215A-1的電源設(shè)計(jì)。輸入電壓為3V至5V，12A電流時(shí)的輸出電壓為1V。設(shè)計(jì)完成時(shí)，在33.1kHz的交叉頻率上顯示出相位裕量為45.1°的運(yùn)行值。45°周圍的相位裕量還不錯(cuò)，表明快速響應(yīng)與瞬態(tài)響應(yīng)內(nèi)最小過沖的均衡（圖1和2）。
　　
　　圖1.具有由Cc1、Rc1和Cc2組成的外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的降壓開關(guān)穩(wěn)壓器。
　　
　　圖2.圖1中開關(guān)穩(wěn)壓器的頻率響應(yīng) （a） 和同一開關(guān)穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng) （b）。
　　替換關(guān)鍵組件會(huì)損壞穩(wěn)壓器穩(wěn)定性
　　我們有時(shí)必須替換那些會(huì)影響頻率響應(yīng)的組件。而其原因往往是在數(shù)個(gè)設(shè)計(jì)中需要使用特定組件，這樣可以簡化存貨清單。如果我們將電感器的建議值從560nH更改為1.2μH（仍然處于這款設(shè)計(jì)的建議范圍內(nèi)），相位裕量大約減少了37°。這個(gè)值低于我們45°的目標(biāo)值。瞬態(tài)響應(yīng)顯示出，輸出電壓的振鈴增加了很多，這表示穩(wěn)定性下降（圖3）。