控制環(huán)路、瞬態(tài)響應(yīng)和轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定性

　　理想狀態(tài)下，在使用網(wǎng)絡(luò)分析儀測量時，一個穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換器應(yīng)有至少45°的相位裕量。這么大的相位裕量降低甚至消除了輸出電壓振鈴，從而防止輸入電壓瞬態(tài)或者負(fù)載瞬態(tài)期間對電壓敏感型負(fù)載的破壞。

　　根據(jù)不同的控制拓?fù)洌a(chǎn)品說明書可能會要求或者建議電阻式反饋網(wǎng)絡(luò)使用前饋電容（CFF）。圖4顯示了這種裝置。給電阻式分壓器添加前饋電容可產(chǎn)生零頻和極頻，得到相升壓，增加轉(zhuǎn)換器的相位裕量和交叉頻率，從而獲得一個更高帶寬、高穩(wěn)定性的系統(tǒng)?！秴⒖?》詳細(xì)介紹了這種電路。由圖4所示電路傳輸函數(shù)，分別利用方程式2和3計算出零頻（fz）和極頻（fp）：

　　方程式2

　　方程式3

　　很明顯，零頻和極頻都與電阻式分壓器和前饋電容所使用的值有關(guān)。因此，增加或者降低電阻值來優(yōu)化效率、電壓精確度或者噪聲，會改變相升壓的頻率位置和系統(tǒng)的整體環(huán)路。要想保證穩(wěn)定性，需根據(jù)前面的零頻或者是產(chǎn)品說明書建議的零頻（哪個值可用，就用哪個值），用方程式4計算一個新的CFF值：

　　圖4：使用前饋電容的電阻式反饋網(wǎng)絡(luò)。

　　設(shè)計實例3

　　通過使用一個降壓轉(zhuǎn)換器，我們看到了電阻式分壓器對轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定性的影響。本例中，我們使用了TI TPS62240降壓轉(zhuǎn)換器，并且VIN=3.6V，VOUT=1.8V，LOUT=2.2μH，COUT=10μF，ILoad=300mA.

　　圖5和圖6分別顯示了三種不同電阻式分壓器網(wǎng)絡(luò)的閉環(huán)響應(yīng)及其相應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)。每個網(wǎng)絡(luò)都使用一個前饋電容，以描述分壓器網(wǎng)絡(luò)組件如何改變降壓轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定性。當(dāng)使用分壓器網(wǎng)絡(luò)組件的產(chǎn)品說明書建議值時（R1=365kW，R2=182Kw和CFF=22pF），轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定，并且相位裕量為59°。它的瞬態(tài)響應(yīng)對此進行了驗證，其輸出電壓稍許下降，并且沒有振蕩。

　　圖5：不同R1、R2和CFF值的降壓轉(zhuǎn)換器閉環(huán)頻率響應(yīng)。

　　圖6：不同R1、R2和CFF值的降壓轉(zhuǎn)換器負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

　　當(dāng)反饋分壓器電阻按比例降至R1=3.65kW和R2=1.82kW，但使用相同前饋電容（CFF=22Pf）時，反饋網(wǎng)絡(luò)的零頻和極頻變化將相升壓從環(huán)路交叉頻率移除。頻率響應(yīng)表明轉(zhuǎn)換器不太穩(wěn)定，相位裕量為40°。轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)響應(yīng)證明輸出電壓壓降更大，且振鈴更多。為了維持原始頻率響應(yīng)和穩(wěn)定性，我們重新計算CFF值，用于新的反饋電阻值。

　　利用方程式4，使用更小電阻值，前饋電容為2200pF，可計算得到新值。這樣得到的結(jié)果與每一種情況類似。相位裕量56°時，轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定，其瞬態(tài)響應(yīng)得到驗證，輸出電壓微降，并且沒有振蕩。

　　對于一個在其控制拓?fù)渲惺褂们梆侂娙莸霓D(zhuǎn)換器來說，改變電阻式分壓器的值很容易讓轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定降低。但是這個例子僅僅表明，只要前饋電容調(diào)節(jié)適當(dāng)，改變這些值便可維持相同的頻率響應(yīng)和瞬態(tài)響應(yīng)。

　　特殊情況設(shè)計

　　如果設(shè)計人員必須使用前饋電容來提高穩(wěn)定性，則一些轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部補償要求特定的CFF值。這種情況下，不應(yīng)使用方程式4.設(shè)計人員應(yīng)使用產(chǎn)品說明書的建議設(shè)計方程式。例如，TI TPS61070便有高側(cè)反饋電阻器（R1）的內(nèi)部補償。它的產(chǎn)品說明書建議使用下列設(shè)計方程式，用于添加一個與R1并聯(lián)的電容：

　　本文結(jié)論

　　電阻式反饋分壓器或者網(wǎng)絡(luò)會影響DC/DC轉(zhuǎn)換器的效率、輸出電壓精確度、噪聲敏感度和穩(wěn)定性。要想獲得具體產(chǎn)品說明書所列的性能，給反饋組件選擇使用產(chǎn)品說明書建議值非常重要。另外，有些時候系統(tǒng)要求可能會背離這些建設(shè)，以達到其他一些設(shè)計目標(biāo)。在理解這些不同參數(shù)之間的優(yōu)缺點以后，設(shè)計人員才能正確地選擇更大或者更小的電阻來滿足其應(yīng)用需求。