深入淺出Buck變換器反饋電阻作用

!--[if !vml]-->： 其中VREF是芯片內部基準電壓(本例中為0.6V)。

影響系統穩定性和動(dòng)態(tài)響應

為了實(shí)現系統的抗干擾能力，Buck變換器除了主功率部分以外，還會(huì )有相應的負反饋控制電路，補償網(wǎng)絡(luò )是反饋控制電路的一部分。補償網(wǎng)絡(luò )的加入可以提高環(huán)路的低頻增益，從而提高抗干擾能力；同時(shí)補償網(wǎng)路使系統擁有足夠的相位裕度，從而保證系統處于穩定的工作狀態(tài)，不會(huì )振蕩。圖2中黃色框內的部分就是補償網(wǎng)絡(luò )部分，補償網(wǎng)絡(luò )中包括 R1，C1，C2和Rf1(注：Rf2在環(huán)路分析中不起作用)，補償網(wǎng)絡(luò )的傳遞函數可以表示為：

從上式可以看出補償網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)生了兩個(gè)極點(diǎn)，其中一個(gè)極點(diǎn)在0點(diǎn)，另一個(gè)極點(diǎn)為 ，
同時(shí)還產(chǎn)生了一個(gè)零點(diǎn) ，

在mathcad中做出Gc(s)的幅頻特性和相頻特性，如圖3和圖4所示，Rf1在補償網(wǎng)絡(luò )中的作用是改變中頻段增益，對補償網(wǎng)絡(luò )中的零極點(diǎn)不會(huì )有影響，在圖3和圖4中的表現就是隨著(zhù)Rf1的改變，補償網(wǎng)絡(luò )Gc(s)的幅頻特性上下平移，相頻特性不變。


因此，當補償網(wǎng)絡(luò )進(jìn)入系統環(huán)路之后，Rf1的作用是使環(huán)路增益的幅頻特性上下平移，同時(shí)環(huán)路增益的相頻特性保持不變。


圖5和圖6是用網(wǎng)絡(luò )分析儀進(jìn)行AP3406環(huán)路增益測試的結果。由圖可以看出，當Rf1從300k變化到470k，再變化到750k，系統的環(huán)路增益的幅頻特性不斷向下移動(dòng)，同時(shí)相頻特性基本不變。于是系統的帶寬和相位裕度都有較大改變，測試結果如表1所示。


系統的帶寬是影響系統動(dòng)態(tài)響應的重要因素，相位裕度是影響系統穩定性的重要因素。如果選擇不同的Rf1，系統的帶寬和相位裕度會(huì )產(chǎn)生變化，也就是動(dòng)態(tài)響應和穩定性會(huì )發(fā)生變化。具體以表1來(lái)分析，當Rf1從300k變到750k，系統地帶寬從51.1kHz變到26.1kHz，因此系統的動(dòng)態(tài)響應會(huì )相應的變差，而由于相位裕度都是足夠的，因此系統都處于穩定工作的狀態(tài)。圖7和圖8是做負載切換的動(dòng)態(tài)響應測試結果，從測試結果可以看出環(huán)路響應速度變慢，導致輸出電壓過(guò)沖變大，動(dòng)態(tài)響應效果變差。



從以上分析可以看出，選擇合適的反饋電阻Rf1和Rf2對AP3406及同類(lèi)補償結構的Buck變換器有很重要的作用。選擇反饋電阻時(shí)，不能只考慮穩態(tài)時(shí)，輸出電壓是否符合要求，還應該考慮，反饋電阻對系統穩定性和動(dòng)態(tài)響應的影響。