開(kāi)關(guān)模式電源的建模和環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)

電流檢測(cè)信號(hào)和噪聲:

在電流模式電源中,為了最大限度地降低檢測(cè)電阻器的功率損耗,最大電流檢測(cè)電壓一般非常低。例如,LTC3851A 可能有 50mV 最大檢測(cè)電壓。PCB 噪聲有可能干擾電流檢測(cè)環(huán)路,并導(dǎo)致開(kāi)關(guān)表現(xiàn)不穩(wěn)定。為了通過(guò)調(diào)試以確定是否確實(shí)是環(huán)路補(bǔ)償問(wèn)題,可以在 ITH 引腳到 IC 地之間放置一個(gè)大型 0.1µF 電容器。如果有了這個(gè)電容器電源仍然不穩(wěn)定,那么下一步就是檢查設(shè)計(jì)方案。一般而言,電感器和電流檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該設(shè)計(jì)成,在 IC 電流檢測(cè)引腳上至少有 10mV 至 15mV 峰值至峰值 AC 電感器電流信號(hào)。另外,電流檢測(cè)走線可以用一對(duì)扭絞跨接線重新布設(shè),以檢查這樣是否能解決問(wèn)題。

對(duì)于 PCB 布局而言,有一些重要考慮因素 [6]。總之,通常需要用一對(duì)緊挨著布設(shè)、返回 SENSE+ 和 SENSE- 引腳的電流檢測(cè)走線實(shí)現(xiàn)開(kāi)爾文檢測(cè)。如果某個(gè) PCB 通孔用在 SENSE- 網(wǎng)中,那么要確保這個(gè)通孔不接觸到其他 VOUT 平面?缃 SENSE+ 和 SENSE- 的濾波器電容器應(yīng)該通過(guò)直接走線連接,放置在盡可能靠近 IC 引腳的地方。有時(shí)需要濾波器電阻器,而且這些電阻器也必須靠近 IC。

控制芯片組件放置與布局:

控制 IC 周圍組件的放置和布局也是至關(guān)重要的 [6]。如果可能,所有陶瓷去耦電容器都應(yīng)該靠近其引腳。尤其重要的是,ITH 引腳電容器 Cthp 要盡可能靠近 ITH 及 IC 信號(hào)地引腳?刂 IC 應(yīng)該從供電電源地 (PGND) 有一個(gè)單獨(dú)的信號(hào)地 (SGND)。開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn) (例如 SW、BOOST、TG 和 BG) 應(yīng)該遠(yuǎn)離敏感的小信號(hào)節(jié)點(diǎn) (例如電流檢測(cè)、反饋和 ITH 補(bǔ)償走線)。

總結(jié)

對(duì)于開(kāi)關(guān)模式電源而言,人們常常認(rèn)為環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。對(duì)于具快速瞬態(tài)要求的應(yīng)用而言,設(shè)計(jì)具大帶寬和充足穩(wěn)定性裕度的電源是非常重要的。這通常是一個(gè)非常耗時(shí)的過(guò)程。本文講述了一些關(guān)鍵概念,以幫助系統(tǒng)工程師了解這項(xiàng)任務(wù),使用 LTpowerCAD 設(shè)計(jì)工具可將電源環(huán)路設(shè)計(jì)和優(yōu)化變得簡(jiǎn)單得多。

參考文獻(xiàn)

[1] 《Opti-Loop Architecture Reduces Output Capacitance and Improves Transient Response》,

作者:J. Seago,凌力爾特公司《Application Note 76》,1999年5月。

[2] 《Simplified Analysis of PWM Converters Using the Model of the PWM Switch: Parts I and II》,

作者:V. Vorperian,《IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems》,1990年3月,26卷,第二冊(cè)。

[3] 《An Accurate and Practical Small Signal Model for Current-Mode Control》,

作者:R. B. Ridley,www.ridleyengineering.com。

[4] 《Current-Mode Control: Modeling and its Digital Application》,作者:J. Li,美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)博士論文,2009年4月。

[5] LTpowerCAD 設(shè)計(jì)工具和用戶指南可在 www.linear.com.cn/LTpowerCAD 下載。

[6] 《PCB Layout Considerations for Non-Isolated Switching Power Supplies》,作者:H. Zhang,《Application Note 136》 可在 www.linear.com.cn 下載。

[7] 《Basic Concepts of Linear Regulator and Switching Mode Power Supplies》,

作者:H. Zhang,《Application Note 140》 可在 www.linear.com.cn 下載。

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