【10周年】用simplis驗證環路理論(四)
在這個帖子里,我們來看真正的閉環仿真,以及如何借助仿真工具來設計環路補償。
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@sometimes
得知這些信息之后,我們就要開始設計反饋參數了。首先:我們要確定采樣電阻的大小(R3,R4)第一步,確定R3,R4的比例,這個容易,根據基準電壓和輸出電壓,很容易就能得到。第二步,確定R3,R4確切的值,那么先要知道這個運放的輸入偏置電流Ibias。知道Ibias之后,你就要保證采樣電阻上的電流是Ibias的一千倍以上。這樣才能保證Ibias不影響你輸出電壓的精度。假如這個運放的Ibias最大是1uA,那么采樣電阻上的電流應該大于1mA.
那么下一步,就要確定,你期望中的環路波特圖。
首先我們需要明確幾點:
1.開關電源環路的帶寬應該選多大?從理論上來說,開關電源的最大帶寬可以做到開關頻率的1/6-1/3.但是實際上,通常控制在開關頻率的1/10之內。在這個例子里,開關頻率是500Khz,那么我們把帶寬控制在50KHz之內。
2.環路的主要穩定判據?環路的穩定判據為,在增益0db處,相位余量要超過45度。如果簡單的從增益曲線來判斷,就是要求增益曲線穿越0db線的時候,以單極點特性(20db/10倍頻)曲線穿過。而且如果接下去高頻處還有極點的話,這個極點應該高于帶寬頻率10倍以上。
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@sometimes
那么下一步,就要確定,你期望中的環路波特圖。首先我們需要明確幾點:1.開關電源環路的帶寬應該選多大?從理論上來說,開關電源的最大帶寬可以做到開關頻率的1/6-1/3.但是實際上,通常控制在開關頻率的1/10之內。在這個例子里,開關頻率是500Khz,那么我們把帶寬控制在50KHz之內。2.環路的主要穩定判據?環路的穩定判據為,在增益0db處,相位余量要超過45度。如果簡單的從增益曲線來判斷,就是要求增益曲線穿越0db線的時候,以單極點特性(20db/10倍頻)曲線穿過。而且如果接下去高頻處還有極點的話,這個極點應該高于帶寬頻率10倍以上。
我們看上面的bode圖,可以發現,從16Khz之后,該bode圖增益曲線就是單極點特性了。
而且可以看到,在50Khz處,該增益大概為-25db。
那么如果,我們把這個增益曲線整體上抬25db,理論上來說,穿越頻率就會在50Khz,而且是以單極點特性穿越的。
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@sometimes
我們看上面的bode圖,可以發現,從16Khz之后,該bode圖增益曲線就是單極點特性了。而且可以看到,在50Khz處,該增益大概為-25db。那么如果,我們把這個增益曲線整體上抬25db,理論上來說,穿越頻率就會在50Khz,而且是以單極點特性穿越的。
接下去,我們就要來設計環路補償來符合上面的思路。
按照上面的原理圖,我們采用一個簡單的RC補償,也即是有一個零極點,一個零點。
假如我們選這個零點處于低頻處,來抵消這個零極點。
這里先選C2=100nF
接下去確定補償帶來的增益平臺,也就是R7/R3,上面我們說到,這個增益平臺需要25db,也就是17.88.那么如果R3是20K,R7就要選356K。
那么可以的根據C2,R7得到那個零點為4.5Hz
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