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浅析Buck变换器中反馈电阻的作用

本文摘要:降压转换器因其高效率而广泛应用于手机、GPS、MP3等移动多媒体设备中。目前,许多电源管理芯片制造商出售不同电流能力的降压转换器。虽然电流能力和维护功能没有区别,但它们电路的主框架结构大致相同,可以分为两部分:一是搭建电源开关的主电源部分,二是搭建负反馈控制的控制电路,如图1右图所示。图1 1降压转换器电路的主要框图。 对于不同厂商设计的Buck变换器芯片,外围电路所需的器件不会有什么不同,因为芯片的集成度是不同的。

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降压转换器因其高效率而广泛应用于手机、GPS、MP3等移动多媒体设备中。目前,许多电源管理芯片制造商出售不同电流能力的降压转换器。虽然电流能力和维护功能没有区别,但它们电路的主框架结构大致相同,可以分为两部分:一是搭建电源开关的主电源部分,二是搭建负反馈控制的控制电路,如图1右图所示。图1 1降压转换器电路的主要框图。

对于不同厂商设计的Buck变换器芯片,外围电路所需的器件不会有什么不同,因为芯片的集成度是不同的。比如有的厂商会在芯片内部搭建功率管;一些制造商将建立控制芯片内部零件的补偿网络。芯片集成度越高,外围电路需要的器件就越多。所以对于客户来说,外围设备的自由选择必须基于清晰的芯片。

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然而,对于任何输入可以调节的降压转换器芯片,都需要自由选择合适的电阻。图2是BCD半导体公司Buck变换器AP3406的典型应用图。由于芯片集成度高,外围只需要输出电容、输入电感、输入电容和系统电阻。本文以此为例,对系统电阻的作用进行了详细的分析,以期为如何自由选择系统电阻提供参考。

图2降压转换器芯片通常应用于图2。设置系统电阻Rf1和Rf2的输入电压的第一个功能是设置降压电路的输入电压值,如图2的右图所示。稳态时,转换器输出端和运算放大器相位差输出端的端电压较大,因此可以得到输入电压计算公式:其中VREF为芯片内部参考电压(本例中为0.6V)。影响系统的稳定性和动态调用为了构建系统的抗干扰能力,Buck变换器除了主电源部分外,不会有合适的负反馈控制电路,补偿网络是系统控制电路的一部分。

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重新加入补偿网络可以提高环路的低频增益,从而提高抗干扰能力;同时,补偿网络使系统享有足够的幅度裕度,从而保证系统处于稳定的工作状态,不会波动。图2中黄色方框中的部分是补偿网络,它还包括R1、C1、C2和Rf1(记录:Rf2在环路分析中不起作用)。补偿网络的传递函数可以如下响应:从上面的公式可以看出,补偿网络产生两个零,一个在0,一个在0,同时也产生一个零。

Gc(s)的幅频特性和是在mathcad中得到的。如图3和图4右图所示,补偿网络中Rf1的作用是改变中带增益,这会影响补偿网络中的零点。如图3和图4所示,随着Rf1的变化,补偿网络Gc的幅频特性上下旋转,相频特性不变。图3补偿网络的幅频特性。

图4补偿网络的相频特性。因此,补偿网络转移到系统环路后,Rf1将环路增益的幅频特性上下旋转,而环路增益的相频特性保持不变。


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