【導(dǎo)讀】DC-DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)反饋控制系統(tǒng)，將不斷變化的輸入電壓轉(zhuǎn)換為（通常）固定的輸出電壓。反饋控制系統(tǒng)應(yīng)盡量保持穩(wěn)定，以避免出現(xiàn)振蕩，或者發(fā)生最糟糕的情況：輸出未經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓?？刂葡到y(tǒng)的速度應(yīng)盡可能快，以響應(yīng)動(dòng)態(tài)變化，例如快速輸入電壓變化或輸出端的負(fù)載瞬態(tài)，并最大程度地減少調(diào)節(jié)后的輸出電壓偏差。

DC-DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)反饋控制系統(tǒng)，將不斷變化的輸入電壓轉(zhuǎn)換為（通常）固定的輸出電壓。反饋控制系統(tǒng)應(yīng)盡量保持穩(wěn)定，以避免出現(xiàn)振蕩，或者發(fā)生最糟糕的情況：輸出未經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓?？刂葡到y(tǒng)的速度應(yīng)盡可能快，以響應(yīng)動(dòng)態(tài)變化，例如快速輸入電壓變化或輸出端的負(fù)載瞬態(tài)，并最大程度地減少調(diào)節(jié)后的輸出電壓偏差。為了表示控制環(huán)路的行為，可以使用典型的Bode圖來(lái)顯示環(huán)路的相移和增益隨頻率的變化。此控制環(huán)路可以通過(guò)模擬或數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

有些數(shù)字電源提供控制環(huán)路優(yōu)化，可以極快地對(duì)動(dòng)態(tài)影響做出響應(yīng)。圖1為 ADP1055 控制器IC的電路示例，該電路具有數(shù)字控制環(huán)路優(yōu)化功能。數(shù)字控制器為設(shè)計(jì)人員提供諸多控制功能，有些甚至在運(yùn)行期間也可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。圖2展示了可通過(guò)ADP1055評(píng)估軟件控制的各種ADP1055功能。

圖1. ADP1055數(shù)字開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的全橋應(yīng)用。


圖2. 數(shù)字電源使得設(shè)計(jì)人員能夠通過(guò)圖形用戶(hù)界面，輕松管理電源參數(shù)。

非線(xiàn)性增益/響應(yīng)函數(shù)提供了一項(xiàng)與控制環(huán)路相關(guān)的極為有趣的設(shè)置選項(xiàng)，該設(shè)置通過(guò)濾波器按鈕訪(fǎng)問(wèn)。非線(xiàn)性增益/響應(yīng) 支持對(duì)控制環(huán)路實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)，例如，在負(fù)載瞬變之后立即進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。電源在經(jīng)歷很大的負(fù)載瞬變之后，其輸出電壓通常 在理想的整流電壓值上下浮動(dòng)。在僅采用模擬器件的控制環(huán)路中，選擇控制環(huán)路和電源功率級(jí)器件，可以最大程度降低電壓在大部分可預(yù)期情況下的浮動(dòng)。數(shù)字可調(diào)控制環(huán)路（例如ADP1055中的一個(gè)特征）的優(yōu)勢(shì)在于：可以即使調(diào)整環(huán)路的響應(yīng)，以在差異甚大的各種情形下實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。

圖3顯示了控制此功能的界面。圖中用藍(lán)色曲線(xiàn)表示輸出電壓在經(jīng)歷由高至低的負(fù)載瞬變后的典型行為。可以看出，穩(wěn)壓器輸出端的電壓響應(yīng)通常會(huì)出現(xiàn)過(guò)沖。當(dāng)輸出電壓超過(guò)某些閾值時(shí)，可以通過(guò)簡(jiǎn)單增加控制環(huán)路增益來(lái)最大程度減小過(guò)沖。

圖3. 根據(jù)輸出電壓狀態(tài)設(shè)置控制環(huán)路增益。

在圖3的示例中，設(shè)置的標(biāo)稱(chēng)輸出電壓為12 V。可調(diào)控制環(huán)路增益可以設(shè)置為多個(gè)值，具體由輸出電壓決定。例如，如果因?yàn)檎`差放大器的增益增加，使得電壓升高至12.12 V以上，則可以在對(duì)應(yīng)的下拉菜單中設(shè)置控制環(huán)路。還有三個(gè)其他的電壓閾值高 于12.12 V，可以使用獨(dú)立的增益設(shè)置。注意，這些增益設(shè)置與在設(shè)計(jì)穩(wěn)壓環(huán)路時(shí)設(shè)置的極點(diǎn)和零點(diǎn)完全無(wú)關(guān)。

通過(guò)可調(diào)、基于電壓的增益設(shè)置可以查找更快響應(yīng)電壓過(guò)沖的控制環(huán)路設(shè)置，由此優(yōu)化輸出電壓反饋控制的質(zhì)量。注意，正 常工作時(shí)，經(jīng)優(yōu)化的控制環(huán)路特性不會(huì)受到影響?？梢允褂脭?shù)字控制器（例如ADP1055）在特定條件下（例如在經(jīng)歷負(fù)載瞬變之后）動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)控制環(huán)路，但采用傳統(tǒng)的模擬控制環(huán)路時(shí)則很難實(shí)現(xiàn)。

ADP1055

工作溫度范圍為?40 °C至+125 °C，125 °C時(shí)的EEPROM數(shù)據(jù)保持期限為15年
兼容PMBus修訂版1.2
帶命令屏蔽的32位密碼保護(hù)
64個(gè)地址選擇（16個(gè)基址，可擴(kuò)展至64個(gè)）
6個(gè)PWM控制信號(hào)，625 ps分辨率
占空比雙倍更新速率
數(shù)字控制環(huán)路（PID + 額外極點(diǎn)或零點(diǎn)可配置能力）
可編程環(huán)路濾波器（CCM、DCM、低溫/正常溫度）
頻率同步
軟啟動(dòng)和軟停止功能
平均和峰值恒流模式
外部PN結(jié)溫檢測(cè)
4個(gè)GPIO（2個(gè)GPIO可配置為有源箝位PWM）
快速線(xiàn)路電壓前饋
用于優(yōu)化效率的自適應(yīng)停滯時(shí)間補(bǔ)償
擴(kuò)展黑盒數(shù)據(jù)錄制能力以記錄故障

推薦閱讀：

紅外熱成像儀對(duì)放大器的芯片結(jié)溫的仿真測(cè)試

新的寬帶隙半導(dǎo)體技術(shù)提高了功率轉(zhuǎn)換效率

為何在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器中，電流模式控制非常重要？

漲姿勢(shì)！常用的USB Type-C功率傳輸數(shù)據(jù)線(xiàn)也需要芯片級(jí)保護(hù)

兩級(jí)運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)與仿真