改善动态回路响应
DC-DC转换器使用反馈控制系统将不断变化的输入电压转换为(通常)固定的输出电压。反馈控制系统应尽可能稳定,以避免振荡或最坏的情况:输出未调节的输出电压。
控制系统的速度应尽可能快,以响应动态变化(例如快速的输入电压变化或输出端的负载瞬变),并使调节后的输出电压之间的压差最小。为了显示控制环路的行为,可以使用典型的波特图来显示相移和环路增益与频率的关系。
可以使用模拟或数字技术来实现此控制回路。图1.全桥应用中的ADP1055数字开关调节器。
某些数字电源提供了控制回路优化,可以对动态图像做出极快的响应。图1显示了具有ADP1055控制器IC的电路示例,该电路已通过数字控制环路进行了优化。
数字控制器为设计人员提供了许多控制功能,有些甚至可以在操作过程中实现动态控制。图2显示了可由ADP1055评估软件控制的ADP1055的各种功能。
图2.数字电源使设计人员可以通过图形用户界面轻松控制电源参数。非线性增益/响应功能提供了与控制回路相关的非常有趣的设置选项,可通过过滤器按钮访问该设置选项。
非线性增益/响应支持动态调整控制回路,例如在负载瞬变之后。电源经历较大的负载瞬变后,其输出电压通常高于或低于理想的整流电压值。
在仅使用模拟设备的控制环路中,控制环路和功率级中的组件用于在最可预测的条件下最大程度地减小电压波动。动态可调控制环路(例如ADI ADP1055中的环路)的优势在于,可以立即调整环路的响应,以在各种不同情况下实现补偿。
图3.根据输出电压状态设置控制环路增益。图3显示了用于控制此功能的界面。
图中的蓝色显示了从高到低的负载瞬变后输出电压的典型行为。可以看出,稳压器输出端的电压响应通常会出现过冲。
当输出电压超过某些阈值时,可以通过简单地增加控制环路增益来使过冲最小化。在图3的示例中,标称输出电压设置为12V。
可调控制环路增益可以设置为多个值,这些值由输出电压确定。例如,如果由于误差放大器的增益增加而使电压上升至12.12 V以上,则可以在相应的下拉菜单中设置控制环路。
还有其他三个高于12.12 V的电压阈值,可以使用独立的增益设置。请注意,这些增益设置完全独立于调节器环路设计中设置的极点和零点。
通过基于电压的可调增益设置,您可以找到对电压过冲响应更快的控制环路设置,从而优化输出电压反馈控制的质量。请注意,在正常操作期间,优化的控制回路特性不会受到影响。
您可以使用数字控制器(例如ADI公司的ADP1055)在特定条件下(例如,遇到负载瞬变之后)动态调整控制环路,但是使用传统的模拟控制环路时很难实现。