如下图为典型的DCDC电路:芯片是台湾省立琦科技的。
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。
图2显示了相应的增益和相位图。
图3显示了在反馈网络中添加了前馈电容C1(Cff)。
但是因为有前馈电容,增益和相位已经受到影响,图4显示了相应的增益和相位图。
(2)RI、R2和CFF形成了一个极点
增加了前馈电容设计, 变换器可以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, 每个反馈网络在较低频率下的响应是相同的。在中到高频率下, 随着通过 C1(CFF) 的阻抗路径的减小, 输出电压到反馈端的扰动(变化)衰减较小, 并有效地提供增益和相位的提升。
在DCDC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, 因为在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占空比, 以更快地纠正输出电压偏差。
为了优化瞬态响应, 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, 同时仍保持可接受的相位裕度。
通常, Cff 的较大值可提供更大的带宽改进。但是, 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,无前馈电容设计时,当负载(绿色)由小增大时,输出电压(黄色)曲线出现震荡,且很久才趋于平稳。
在数据手册中我们一般会看到如下描述:
CFF就是前馈电容,22~68 pF就是建议取值大小,我们需要根据实际的负载情况来选取合适的前馈电容值。
设定一个前馈电容值,测量DCDC输出端的纹波电压大小;减小或者增大前馈电容值,再次测量纹波大小,直到纹波电压小于自身产品要求的纹波电压时,当前前馈电容我们认为是合适的。
参考:TI-Optimizing Transient Response of Internally Compensated dc-dc Converters With Feedforward Capacitor
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