DCDC转换器的相位补偿电阻电容_电源技术与新能源-面包板社区

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DCDC转换器的相位补偿电阻电容

techff

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发表于 2023-8-25 11:05:09

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本帖最后由 techff 于 2023-8-25 11:06 编辑

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相位补偿FRA（频率特性分析仪）

无法使用FRA（频率特性分析仪）时，是否有确认相位裕度和增益裕度的简单方法？

频率特性与负载响应具有同等含义，因此，如果不能使用FRA，则可以使用电子负载等在预期的负载下进行负载响应试验来确认。如果相位裕度不足，负载响应波形中就会出现振铃，可以观察到不稳定的波形。可以通过波形是否稳定来判断相位补偿是否合适。

如果没有FRA（频率特性分析仪），还有其他可以确认响应特性的方法吗？

给输出以设想的电流变化，用示波器确认当时的电压波动波形，如果在输出电压中没有振荡迹象或长时间持续的振铃现象，就可以认为响应特性基本适当。

是否可以将通过FRA（频率特性分析仪）获取的波特图横轴所示的频率视为DC/DC转换器的开关频率？

波特图的横轴是所施加信号的频率。FRA的波特图表示的是从FRA将设置的正弦扫频信号施加到IC的反馈部分，经由IC内部的电路，再次返回到分析仪时的电压增益和相位。

通过FRA（频率特性分析仪）获得的波特图中的增益下降是由布线电阻引起的，相位滞后是由布线距离引起的，这样理解是否正确？

增益下降和相位滞后主要归因于反馈环路中的信号传输延迟。

无法使用FRA（频率特性分析仪）时，还有其他可以绘制波特图的方法吗？

在输出和输出电压设置用的分压电阻（反馈电阻）之间进行分压，将正弦波信号输入至反馈电阻器侧，用示波器监测来自输出的信号，并按频率绘制与输入信号之间的幅度差和相位差即可获得波特图，但是由于很难从监测波形中读取而不是很现实。

除了使用FRA测量相位裕度和增益裕度之外，还有其他测量方法吗？

通过计算或仿真可以在一定程度上预测趋势，但最终还是需要使用FRA实际装机进行确认。作为在不使用FRA的情况下确认工作稳定性的手法，有一种评估瞬态响应特性并根据在输出电压中的振荡迹象和振铃状态作出近似判断的方法。

对于相位裕度不足或增益裕度不足引起的不必要的振荡，当无法通过FRA（频率特性分析仪）分析波特图时，是否有办法根据振荡频率来判断正反馈振荡？例如，可以认为开关频率＝振荡频率。

关于相位裕度不足或增益裕度不足时的振荡，是在比开关频率引起的振荡更慢的频率下的振荡。关于是否发生了振荡的判定，可以通过示波器观察输出电压和开关波形是否异常（是否有振荡）来确认。

FR相位补偿电阻／电容器

当无法使用FRA（频率特性分析仪）时，将相位补偿用的电阻和电容器设置为按照公式计算出的值，会不会发生振荡之类的问题？

也可以参考计算值进行设置，但可能会受到实际使用部件的类型、特性以及电路板布线布局的影响，因此，需要通过实际装机来充分确认输出电压和开关波形是否稳定。

关于通过连接到ITH引脚的CR进行的相位裕度调整，当将电阻从9.1kΩ的适当值增加到比如27kΩ时，相位和增益裕量会怎样？

相位裕度和增益裕度均呈恶化趋势。
电阻增加会使反馈环路的过零点移至低频段。为了提高增益，零点会移至低频段，从而使交越频率移至更高的频率。随着频率的升高，相位会滞后，结果由于交越频率加宽和高频段的相位滞后，而导致相位裕度和增益裕度都出现劣化。

ITH引脚的相位补偿电阻和电容器的常数选择可以大致决定稳定性，但是应该怎么做才能改善负载响应特性？

将交越频率设置得稍高些，可以改善负载响应特性。但是需要注意相位裕度呈减小趋势。

当将ITH引脚的相位补偿电阻从适当值减小时，负载响应将变差（Vout收敛会变慢），这样理解是否正确？

降低电阻会使交越频率降低，因此负载响应会变差。

如何推导确定ITH引脚的相位补偿电阻和电容值的公式？

在各IC的技术规格书中都有记载，具体请确认技术规格书。

在相位补偿调整中，如果将ITH引脚的电阻设置为推荐值，然后增加电容器容量直到异常振荡消退，则该电阻值会明显偏离推荐值。在这种情况下，是否应该一并调整电阻值？

作为对策，可以降低电阻，但通常情况下，按照技术规格书中给出的推荐值或接近推荐值的值，就会基本保持稳定。另外，请确认电感值和输出电容器的容值是否明显偏离推荐值。当按照推荐值（或近似值）设置也不能稳定运行时，可能是由于包括布局在内的其他外部因素造成的。

当使相位补偿电阻的值固定、使相位补偿电容器的值改变时，相位和增益会怎样？

当改变相位补偿电容时，零点和极点的频率都会移动，因此并不能一概而论地说会怎样。另外，还取决于所用IC的内部参数。ROHM已经公开了ROHM Solution Simulator和SPICE模型，可用于某些IC，因此建议先通过仿真来确认。

调整用于相位补偿的电容器和电阻时，应该先改变哪个值比较好？

调整时，请先更改电阻值。通过改变电阻值，会使过零频率直接改变。

在很多情况下，相位补偿用的电阻和电容器的计算值与实际值不一致。在这种情况下，应该选择小于计算值的值还是大于计算值的值？

请选择最接近计算值的值。大小无关紧要。

当通过相位补偿调整来增加电容器的电容量时，波特图会如何变化？

当改变电容器的电容量时，会影响到各种参数，因此对于变化并不能一概而论。
此外，还会受所用IC的内部特性以及电感等其他外置元器件的影响。

请教一下有关相位补偿电阻器和电容器的计算公式详细介绍。如果是计算值，相位裕度和增益裕度是否会处于最佳状态？

IC技术规格书中给出了详细计算公式，请参考。由于计算值仅是理论值，因此建议在计算后通过实际装机进行确认。

如何通过调整ITH引脚的电阻和电容器来改善负载响应特性？

提高过零频率会使响应特性得到改善。增加电阻可以使过零频率提高，响应特性可以朝改善的方向调整。但是，如果电阻过大，可能会失去相位裕量并发生振荡。在这种情况下，需要减小电容并进行确保相位裕量的调整。当需要进一步改善瞬态特性时，可以通过添加输出电容器来减少输出电压的波动。由于添加输出电容器会使频率特性发生变化，因此需要再次确认频率特性，并考虑是否有必要调整ITH引脚的电阻和电容器。

仿真

如果希望通过仿真来评估反馈环路的稳定性，可以提供IC模型（Spice等）吗？

一些IC的PSpice模型已经在ROHM官网上公开。对于未在官网上公开模型的IC，请单独与我们联系。

是否可以对相位裕度和增益裕度进行仿真？

可以使用IC的SPICE模型进行分析。另外，还可以通过ROHM官网上免费提供的“ROHM Solution Simulator”和“IC Solution Circuit”的相应IC的“Frequency Domain”的“Simulation”进行仿真。请注意，并不是针对所有的IC都提供了SPICE模型和Solution Circuit，敬请理解。

是否提供了用来在web上确认相位裕度和增益裕度的在线仿真工具？

ROHM官网免费提供了“ROHM Solution Simulator”。仅需注册My ROHM即可使用。单击“IC Solution Circuit”相应的IC的“Frequency Domain”的“Simulation”即可开始仿真。请注意，某些IC没有提供Solution Circuit，敬请理解。

有没有可以对相位裕度和增益裕度进行仿真的方法？

ROHM为部分IC提供了SPICE模型，可以使用这些模型进行仿真。

频率特性

对于DC/DC转换器而言，通常是相位裕度45deg以上、增益裕度-10db以下，为什么规定这样的值？

因为这样的值适当地平衡了响应速度和稳定性。如果相位裕度和增益裕度不足，则负载响应波形中将会出现振铃等不稳定波形。另外，如果设计时过度确保稳定性而降低了频段，那么响应性将变差，负载响应特性将恶化。

知道可以使用ITH引脚进行相位补偿，但是可否调整增益呢？

IC内部的DC增益是固定的，无法从外部进行调整。

想了解一下相位裕度和增益裕度的确认要点以及大致的裕度标准。

在增益为0dB的频率处确认相位裕度，在相位为0deg的频率处确认增益裕度，然后探讨分别有多少裕量。大致的标准是相位裕度45deg以上，增益裕度-10 dB以下。

仅增益没有裕量的情况、仅相位没有裕量的情况、相位和增益都没有裕量的情况下，异常振荡状态的波形是否不同？

就ON DUTY的畸变情况而言，状态基本相同。
从偏离预期值的异常运行角度看，没有区别。

应该在什么条件下设置频率特性中的交越频率？