芯耀
2209
在開關(guān)電源設(shè)計領(lǐng)域，確保 BUCK 電路的穩(wěn)定性至關(guān)重要，而環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
參考前文[?從0到1設(shè)計BUCK(13) | 環(huán)路補(bǔ)償，讓輸出“穩(wěn)如老狗”的方法?]，環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計的具體方法流程是：
確認(rèn)系統(tǒng)參數(shù)：設(shè)計前的“體檢報告”
分析功率級特性：找到電路的“敏感點”
選擇交越頻率：速度與穩(wěn)定的“黃金分割”
選擇補(bǔ)償器類型：針對“敏感點”的“殺手锏”
參數(shù)計算與驗證：對“癥”下“藥”
雖然，根據(jù)不同的分類方法，有普通運(yùn)放補(bǔ)償&跨導(dǎo)放大器補(bǔ)償、Type I補(bǔ)償器&Type II補(bǔ)償器&Type III補(bǔ)償器、模擬補(bǔ)償&數(shù)字補(bǔ)償&自適應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)，等。
但是，此文將基于IR3840MPbF這個電壓模式BUCK轉(zhuǎn)換器（內(nèi)部為普通運(yùn)放）使用“Type II補(bǔ)償器”進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償實例設(shè)計，重點在于建立環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計的流程方法，助力工程師更好地理解和掌握 BUCK 電路的環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計。
01、確認(rèn)系統(tǒng)參數(shù)：設(shè)計前的“體檢報告”
以下這些參數(shù)是后續(xù)環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計的基石，需要提前確認(rèn)。
02、分析功率級特性：找到電路的“敏感點”
功率級電路是 BUCK 電路的核心部分，其特性直接影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。BUCK電路功率級（具體來說是LC濾波器）會自帶“LC雙極點”和“ESR零點”，這就是會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定的“敏感頻率點”。
03、選擇交越頻率：速度與穩(wěn)定的“黃金分割”
交越頻率的選擇對于平衡 BUCK 電路的速度和穩(wěn)定性至關(guān)重要。交越頻率過高，系統(tǒng)雖然響應(yīng)速度快，但容易受到高頻噪聲的干擾，導(dǎo)致穩(wěn)定性下降；交越頻率過低，系統(tǒng)對負(fù)載變化的響應(yīng)速度會變慢，影響動態(tài)性能。
通常，交越頻率選擇在開關(guān)頻率的 1/10 到 1/5 之間。在這個實例中，基于開關(guān)頻率 600 kHz，選擇交越頻率為 60 kHz，即 F0 = (1/10) * 600kHz = 60kHz。
這一選擇旨在確保系統(tǒng)既能快速響應(yīng)負(fù)載變化，又能維持足夠的穩(wěn)定性，有效避免高頻噪聲對系統(tǒng)的影響。
04、選擇補(bǔ)償器類型：針對“敏感點”的“殺手锏”
根據(jù)對功率級電路特性的分析，特別需要考慮FLC（LC濾波器的諧振頻率）、FESR（由輸出電容ESR引起的零點頻率）和F0（交越頻率）的相對位置關(guān)系，因為滿足
，所以選擇Type II (PI)補(bǔ)償器。
05、參數(shù)計算與驗證：對“癥”下“藥”
將Type II (PI)補(bǔ)償器的FZ1零點放置在0.75倍的FLC位置，用于補(bǔ)償功率級LC雙極點。
將Type II (PI)補(bǔ)償器的FP1極點放置在F0和FS之間，通常在FS/2位置，用于衰減高頻噪聲。
? 放置零極點
將Type II（PI）補(bǔ)償器的FZ1零點放置在0.75倍的FLC位置，用于補(bǔ)償功率級LC雙極點。
將Type II（PI）補(bǔ)償器的FP1極點放置在F0和FS之間，通常在FS/2位置，用于衰減高頻噪聲。
? 具體參數(shù)計算
根據(jù)公式(17)計算RC1，選擇標(biāo)準(zhǔn)阻值7.15kOHM
根據(jù)公式(18)計算CC1，選擇標(biāo)準(zhǔn)容值4.7nF
根據(jù)公式(19)計算CC2，選擇標(biāo)準(zhǔn)容值68pF
06、 實例設(shè)計總結(jié)與拓展
? 設(shè)計總結(jié)
通過上述詳細(xì)的設(shè)計步驟，我們成功為IR3840MPbF電壓模式BUCK轉(zhuǎn)換器設(shè)計了Type II補(bǔ)償器，實現(xiàn)了環(huán)路的穩(wěn)定補(bǔ)償。這一過程涵蓋了從系統(tǒng)參數(shù)確認(rèn)到參數(shù)計算與驗證的完整流程，每一步都緊密相連，環(huán)環(huán)相扣。
? 設(shè)計拓展
盡管Type II補(bǔ)償器在許多應(yīng)用場景中表現(xiàn)出色，但在面對更復(fù)雜的系統(tǒng)動態(tài)特性時，可能需要更高級的補(bǔ)償策略。例如，Type III補(bǔ)償器可以提供更多的零點和極點，用于更精細(xì)地調(diào)整系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。
綜上所述，本文通過詳細(xì)的實例設(shè)計，展示了BUCK電路環(huán)路補(bǔ)償?shù)木唧w實施過程，希望能幫助工程師深入理解環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計的關(guān)鍵要點和實際操作方法，提升在實際工作中解決BUCK電路穩(wěn)定性問題的能力。
