電源設計小貼士：避免常見誤差放大器使用錯誤

本文集中介紹一些您可以很輕松避免的電源誤差放大器使用錯誤，主要包括錯誤計算誤差放大器的增益，從而讓放大器完成某些超出其能力的工作以及錯誤地對電路進行布局。圖 1 顯示了一款典型的電源，其使用一個具有內置誤差放大器的控制 IC。放大器正輸入連接至一個內部參考電壓，負輸入經(jīng) FB 引腳引出，而輸出經(jīng) COMP 引腳引出。電源輸出電壓由分壓器 R5 和 R7 設置。

第一種常見誤差放大器錯誤是在 AC 小信號增益計算中使用 R5，盡管其實際沒有影響。如果誤差放大器使用正確，則其輸入就為一個虛假接地。這就意味著，沒有 AC 電流會流經(jīng) R5，并且對 AC 小信號增益無影響。通過誤差放大器輸入的“戴維寧”（Thevenin）等效電路，您可以輕松地說服自己。（請參見附件）


圖 1 內建到控制 IC 中的誤差放大器

第二種常見錯誤是讓放大器提供超出其能力范圍的增益，圖 2 描述了這種錯誤。它顯示了理想的誤差放大器頻率響應、放大器的增益以及給定誤差放大器限制的預計性能。由于其帶寬限制的存在，放大器無法給出理想的高頻增益。盡管圖中未能顯示，但相位也受到嚴重的影響。電壓模式轉換器（如圖 1 所示）中需要高頻大增益，這時問題會更加突出。設計誤差放大器補償時，請?zhí)貏e注意其帶寬限制，否則您最終需要使用一個震蕩電源。



圖 2 誤差放大器帶寬限制可用增益

最嚴重的寄生電容問題通常會涉及反饋 (FB) 電壓以及誤差放大器補償節(jié)點的布局。這是由于誤差放大器輸入的高阻抗、誤差放大器的高增益，以及大量連接至該節(jié)點的組件。圖 1 顯示了典型控制器中出現(xiàn)這一問題的位置，以及一個較為可能的耦合節(jié)點。Q1 和 D1 之間的連接約有 0.1 V/ns 到 1 V/ns 的極高轉換速率，并且會形成僅 1 pF 寄生電容的 1 mA 電流。

一般而言，F(xiàn)B 和補償節(jié)點的阻抗約為 1K 到 10K Ohms，因此該電流可在誤差放大器輸入端形成極大的電壓擾動。其通常以游走柵極驅動或感知振蕩的形式顯現(xiàn)，而電源會努力對噪聲源產生的誤差進行校正。最為成功的設計會認識到這個問題，并繪出示意圖以讓諸多補償組件出現(xiàn)在誤差放大器的附近，這樣來給出一種建議布局。確保各組件均緊湊地放置在誤差放大器的附近，并確保連接它們的線跡很短。另外，還要確保這些組件附近沒有高 dV/dt 線跡，主要包括開關節(jié)點和柵極驅動信號。

另一種常見問題是在反饋電路中沒有使用正確的阻抗。誤差放大器的驅動能力有限，必須使用合適的反饋組件電壓。在圖 1 所示情況下，誤差放大器的驅動力僅為 100 uA，因此其電壓只能為 1V 左右。連接誤差放大器輸出或者其反饋環(huán)路中的阻抗不應低于 10K Ohms。請注意不要在反饋環(huán)路中使用過大的阻抗值，因為它會增加拾取開關波形噪聲的敏感度。圖 1 還表明了在誤差放大器附近配置反饋組件的最佳方法。電阻連接至高阻抗誤差放大器輸入端 (FB)，而非電容。通過有效地讓它們降低阻抗，從而降低 R6/C9 和 R4/C3 節(jié)點的噪聲敏感度。電容的另一端連接至電路的低阻抗端點，從而降低噪聲耦合的可能性。

總之，使用誤差放大器時，有許多犯錯的可能，包括錯誤計算誤差放大器增益，要求放大器提供超出能力范圍的高增益，以及錯誤布局電路。對這些問題稍加注意即可幫助您避免在實驗室中花費數(shù)小時來調試您的電路。

下個月，我們將進一步討論 DC/DC 轉換器的反饋環(huán)路基礎知識，敬請期待。

文章末尾列出了之前發(fā)表的一些《電源設計小貼士》文章。如欲了解本文章內容及其他電源解決方案的更多詳情，敬請訪問：www.ti.com.cn/power。

附件

使用電壓設置電阻的誤差放大器增益[!--empirenews.page--]




圖 3 取自誤差放大器輸入的“戴維寧”等效電路