簡介

現(xiàn)代應用（例如照明、ADAS和USB）中的高功率密度要求和板級空間限制要求降壓穩(wěn)壓器具有更高的集成度。在芯片內(nèi)部集成 MOSFET 和補償網(wǎng)絡成為一種新的趨勢。補償網(wǎng)絡無源元件的集成節(jié)省了成本、電路板空間和設計迭代，但也限制了進一步優(yōu)化控制回路以獲得更佳瞬態(tài)響應的能力。本文將討論如何使用外部調(diào)節(jié)進一步優(yōu)化內(nèi)部補償降壓穩(wěn)壓器的瞬態(tài)性能。

快速回顧降壓穩(wěn)壓器的峰值電流模式 (PCM) 控制

相較于電壓模式 (VM) 控制，峰值電流模式 (PCM) 控制的主要優(yōu)點之一是，PCM 控制將 VM 控制的復共軛極點分解為兩個單極點，從而簡化了補償網(wǎng)絡的設計。圖 1 顯示了一個典型的PCM控制降壓穩(wěn)壓器原理圖及其波特圖。

圖 1 中的兩個功率級極點 (ωP和ωL) 可以分別用公式 (1) 和公式 (2) 來計算：

其中Ri可以用公式 (3) 來計算：

當 D = 0.5（D 代表占空比）時， Km?可以用公式（4）來計算：

功率級波特圖中的單個零點 (ωZ) 可以通過公式 (5) 來估算：

評估內(nèi)部補償網(wǎng)絡

降壓穩(wěn)壓器中的內(nèi)部 II 類補償網(wǎng)絡包括一對零/極點對（見圖 2）。

II類補償網(wǎng)絡的零點頻率和極點頻率可以分別用公式 (6) 和公式 (7) 來計算：

為了在PCM 降壓穩(wěn)壓器的帶寬 (BW) 和相位裕度 (PM) 之間實現(xiàn)恰當?shù)钠胶?，BW 通常設置為開關頻率 (fSW) 的 10%，如公式 (8) 所示：

為了實現(xiàn)最大可用 PM，補償網(wǎng)絡零點 (COMP-Z1) 必須在BW的10% 至20% 之間，從而在 BW 頻率下提供最大相位提升。這種關系可以通過公式 (9) 來表示：

補償網(wǎng)絡極點 (COMP-P1) 在較高頻率下可實現(xiàn)噪聲衰減。在實際應用中，用公式 (10) 得到的假設值非常適合用作獲得COMP-P1 頻率的經(jīng)驗法則：

同時用開關頻率來表示COMP-Z1 和 COMP-P1，可以得到CCOMP和CHF之間的關系，計算公式 (11)為：

增加外部調(diào)節(jié)以進一步優(yōu)化內(nèi)部補償網(wǎng)絡

有兩種有效的方法可以進一步優(yōu)化降壓穩(wěn)壓器內(nèi)部補償網(wǎng)絡的瞬態(tài)性能。一是添加一個與反饋 (FB) 引腳串聯(lián)的電阻器。FB 串聯(lián)電阻通過上下移動幅度曲線來改變 BW，它不會顯著影響相位曲線。該電阻器的阻值越高，對應的BW越低。建議在初始設計時與 FB 引腳串聯(lián)一個 0Ω 的電阻，以便根據(jù)需要進行更改。

另一個可用于有效增加 PM 的組件是前饋電容器 (CFF)。將這種電容器與反饋分壓器中的 RFBT并聯(lián)，在補償網(wǎng)絡中形成第二個零點，從而成為 III類補償網(wǎng)絡（見圖 3）。

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