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《峰值电流模式下连续电流dc-dc转换器建模及环路补偿设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
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3、电子邮件峰值电流模式下连续电流DC-DC转换器建模及环路补偿设计VanYang，ADI公司现场应用工程师简介L在服务器等诸多应用中，电源轨的负载瞬态响应要求越来越严RSVO格。此外，由于涉及到复杂的拉普拉斯变换函数计算，对于很VRCRL多工程师而言，环路补偿设计通常被视为一项困难而又耗时的IN任务。CO本文将首先讨论广泛使用的峰值电流模式(PCM)的连续电流(CCM)CompDC-DC转换器的平均小信号数学建模。然后使用了ADI公司的开关R1电路仿真工具ADIsimPE/SIMPLIS进行仿真，以最大程
4、度减少复杂gm的计算工作。随后，推理出一种简化模型，用于实现更简单、PWM更快速的环路补偿设计和仿真。最后，我们使用ADP2386EVAL评A(s)R2估板进行环路测试，结果证明环路交越频率、相位裕度、负载VREF瞬态响应仿真结果均与测试结果匹配良好。PCM平均小信号建模图1.电流控制降压转换器框图。如图1所示，电流模式DC-DC转换器包含六个模块：反馈电阻分以3端开关为功率级建模：压器、补偿网络、电流检测和采样、比较器、功率级和输出网络。在环路中，电感电流斜坡信号与经过补偿后的输出电压误X主动开关端(A)差信号比较，生成PWM信号，以
5、驱动开关来调制电感电流。电X公共端(C)感电流流入输出电容器和负载。在所有六个模块中，功率级是X被动开关(P)，如图2所示，我们可以得出以下的公式1：唯一的非线性模块，也是DC-DC建模难度最大的模块。iIN=iLd,VPC=vINd(1)^^^^^^iIN=iLD+dIL,VPC=vIND+dVIN^^^^^iL,iIN,d,vIN,andvPC请访问：analog.com/cn2峰值电流模式下连续电流DC-DC转换器建模及环路补偿设计这是将三端开关等效于线圈匝数比iIN=iLd,VPC=viIN=iINdLd,VPC=vIN1:dd
6、的变压器，是一种仅在连比较器增益Fm如公式5所示，Sn是电感电流的上升斜率，Se是斜续电流模式下有效的平均模型。对其求导得到公式2：率补偿，Ts是开关周期：1ViVOVO^^^^i=i^^D+dI^^,V^^=v^D+d^VFm=(Se+Sn1)Ts,Sn=ViLVORT,Sf=VLORTiIN=iLD+dIINL,VPCL=vIND+dLPCVINININ(2)Fm=1,Sn=ViVORT,Sf=VORTFm=(Se+Sn)Ts,Sn=LRT,Sf=LRT(5)(Se+Sn)TsLL由此已将小信号^i,i^,d,v^^,^andiL,
7、i^vIN^,d,v^^IN,和v^PC应用到平均模型中，成为LININPC采样的增益函数如公式6所示：平均小信号模型(ASSM)。使用此模型，可以将功率级线性化以STss2s便进行分析。He(s)=eSTSTss1≈+ws22wsQ+1,wn= fs,Q=n2/ He(s)=STs≈+s2nnsn+1,w= fs,Q=2/ (6)CHe(s)=eSTs1≈+w2nnwQn+1,wn= fs,Q=n2/ AeSTs1w2wQnnVIN×dnnn从输入电压到电感电流的增益函数如公式7所示：VINIL×d^1CRiL^(SCO+1RO)DG
8、vi(s)=^^i(d=0)=(SCO+1R)D(7)1:D^L^sLOGvi(s)=ViINL(^d=0)=1+(SCO++Rs2OLC)DOPGvi(s)=V^(d=0)=1+RsLO+s2LC^INsLO图2.3端开关的平均小信号模型。电流环路增益函数如公式Ti(s)=FVINmGdi(s)He(s)8R所示：1+TRO+s2LCOTi(s)=FmGdi(s)He(s)RTRO仍以PCMCCM降压转换器为例，将其进行拉普拉斯建模，框图如Ti(s)=FmGdi(s)He(s)RT(8)图3所示。其中有两个控制环路：电压环路和电流环路
9、。在电电压环路增益函数如公式9所示：流环路中，由RT检测的电感电流信号经过采样作为比较器第一Tv(s)=KAv(s)FmGdi(s)RO(s)Tv(s)=KAv(s)FmGdi(s)RO(s)(9)个负输入信号。在电压环路中，输出电压纹波由增益K的电阻Tv(s)=KAv(s)FmGdi(s)RO(s)环路增益函数如公式10所示：分压器检测经过补偿器网络Av(s)后的误差电压作为比较器的正输入。两个环路的输入与斜率补偿信号一起比较生成占空比信Tv(s)T=Tv(s)(10)号，驱动平均小信号模型的功率级以调制电感电流。T=1+TT(si)
10、(s)T=1+vTi(s)DC-DC环路增益设计目标有四个考虑因素：1+Ti(s)ViGvi(s)Ti(s)=FmGdi(s)THi(es()s=)RFTmGdi(s)He(s)RTX高DC环路增益，实现低
