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前馈电容是如何影响buck电路的输出特性的

下图是典型的DCDC应用电路,CIN输入滤波电容器,CBOOT上管驱动自举电容,L储能电感,R1和R二是反馈电阻,CFF是前馈电容,COUT输出滤波电容器,RT补偿器件内部运输。

没有前馈电容

如果没有前馈电容,内部补偿DC-DC转换器的反馈网络由两个反馈电阻组成,用于设置转换器的输出电压,如图1所示。

输出电压公式为:Vout=Vfb*(1 R1/R2)

图2显示了相应的增益和相位图。

有前馈电容

图3显示,在反馈网络中添加前馈电容C1(Cff)。

输出电压公式为:Vout=Vfb*(1 R1/R2)。

但由于前馈电容,增益和相位受到影响,图4显示了相应的增益和相位图。

虽然增加了前馈电容,但与反馈电阻形成了新的零点和极点Cff增益增益增益增益在零点频率后引入,但环路相位变化(增益)在零点频率和极点频率之间达到最大值; 请参见以下等式1和等式2的计算。 (1)RI和CFF形成零点

(2)RI、R2和CFF形成极点

零点和极点的位置,如Figure 4所示。(在上面)

增加了前馈电容设计, 变换器能更有效地响应输出电压上的高频干扰(交流阻抗小)。

图2和图4中的 bode 图显示, 在较低频率下,每个反馈网络的响应都是一样的。在中到高频率下, 随着通过 C1(CFF) 的阻抗路径的减小, 从输出电压到反馈端的扰动(变化)衰减较小, 并有效提供增益和相位提升。

在DCDC在工作电源中, 增加的增益和相位与会使得转换器对负载瞬态响应速度更快, 由于反馈节点检测到的电压偏差在较高频率下衰减较少。转换器的反应是调整空比, 更快地纠正输出电压偏差。

为优化瞬态响应, 选择合适的Cff 值, 这样,环路反馈的增益和相位提升将增加转换器的带宽, 同时保持可接受的相位裕度。

通常, Cff 更大的值可以提供更大的带宽改进。 如果 Cff 过大, 前馈电容会导致环路增益交叉频率过高, 并且 Cff 相位提升贡献不足, 导致不可接受的相位裕度或不稳定性。

(1)无前馈电容 如下图所示,当负载(绿色)由小增加时,输出电压(黄色)曲线波动,长期趋于稳定。

(2)有前馈电容时 在相同的负载变化下,当有前馈电容设计时,输出电压快速稳定,不会多次波动。

我们通常在数据手册中看到以下描述:

上图中的VOUT就是DCDC输出电压;R1和R二是反馈电阻;L为电感;COUT输出滤波电容器。

CFF是前馈电容,22~68 pF建议根据实际负载情况选择合适的前馈电容值。

设置前馈电容值,测量DCDC输出端的纹波电压大小;减少或增加前馈电容值,再次测量纹波大小,直到纹波电压小于其产品所需的纹波电压。

标签: 电感sw

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