Beitrag des Abwärtswandler-LC-Ausgangsfilters zur Phasenspanne

Ich versuche, ein besseres Verständnis dafür zu entwickeln, wie mein Stromverteilungsnetz die Stabilität und Leistung von Abwärtswandlern beeinflussen kann, was mich zu Dokumenten wie diesem geführt hat .

Der Hauptpunkt des Dokuments ist ziemlich offensichtlich, und ich glaube, ich habe ihn verstanden: Wenn der Gesamtphasengang des Regelkreises -180 Grad beträgt, wenn die Verstärkung > = 0 dB ist, wird der Regler wahrscheinlich instabil. Dies ist für meinen Designprozess von Bedeutung, da der LC-Ausgangsfilter zum Phasengang des Regelkreises beiträgt und mein Leistungsentkopplungsnetzwerk zum LC-Ausgangsfilter beiträgt.

Meine Frage: Nach einigen Simulationen sieht es so aus, als hätte jeder vernünftige LC-Ausgangsfilter für meine Anwendung einen Phasengang von -180 bei einer ziemlich niedrigen Frequenz. Ist mein LC-Ausgangsfilter mit einem Phasengang von -180 ein automatischer Showstopper für einen Abwärtsregler, oder würden Sie erwarten, dass ein "moderner" Abwärtsregler in seinem Fehlerverstärker über eine ausreichende interne Kompensation verfügt, um dieses Problem zu bewältigen?

Dies ist mein Super-Low-Resolution-Modell meines LC-Ausgangsfilters. Ich habe eine parasitäre Induktivität von etwa 2 nH / Quadrat für meine Leistungsebene sowie einige grob fummelige ESL-Zahlen für die Entkopplungskappen und einen 50-Ohm-Widerstand für meinen Mikrocontroller mit geringer Leistung hinzugefügt.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Und hier ist ein Frequenz-Sweep, der von 1 kHz bis etwa 250 MHz reichtGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Haben Sie die Übertragungsfunktion des DC-DC-Wandlers gefunden? es hat Feedback und es gibt Möglichkeiten, es zu berechnen. Sie müssten dies zuerst finden und dann diese komplexe Last anstelle einer regulären unruhigen Last in Ihrem Modell ersetzen.
Wenn die Ausgangskappe einen ESR hat, geht der Phasengang auf 90 statt 180. Dies erleichtert die Steuerungsstabilität.
@VoltageSpike habe ich nicht. Ich versuche derzeit, einen guten Konverter von Digikey zu finden, und ich habe nicht die Zeit, viele Konverter zu kaufen und alle zu charakterisieren. Ehrlich gesagt bin ich mir nicht sicher, wie ich vorgehen würde, um die Übertragungsfunktion zu finden. Würde ich einen Filter mit bekannter Phasenantwort anbringen und dann schauen, wie sich der Abwärtswandler als Teil dieser Schleife verhält?
@Autistic Danke für den Rat! Ist es üblich, einen niederohmigen Widerstand (z. B. 50 mOhm) in Reihe mit dem Kondensator zu schalten, falls der ESR zu niedrig ist?

Antworten (1)

So ziemlich alle Buck-Regler, die ich gesehen habe, müssen eine Form der Kompensation für die 180-Grad-Phasenänderung haben, die durch die Induktivität und den Kondensator verursacht wird.

Es ist kein Showstopper, wenn Sie Ihre Rückkopplungsschaltung kompensieren, um (typischerweise) 10 bis 30 Grad Phase bis zum Einheitsverstärkungspunkt im Fehlerverstärker hinzuzufügen.

Danke Andi. Wenn Sie sagen "kompensieren Sie Ihre Rückkopplungsschaltung", sprechen Sie von der Fehlerverstärkerschaltung oder dem Ausgangsfilter oder dem gesamten System? Ich habe keine Kontrolle darüber, was die interne Fehlerverstärkerkompensation ist.
Normalerweise wird in der Rückkopplungsschaltung ein Widerstandspotentialteiler verwendet. Es kann ausreichen, einen Kondensator über den oberen Widerstand in dieser Rückkopplungsschaltung zu legen. Abgesehen davon bin ich ohne Diagramm in Bezug auf Ihre Schaltung im Dunkeln.
Ich denke das beantwortet alle meine Fragen. Ich wünschte, ich könnte Ihnen ein Diagramm geben, aber ich versuche immer noch, einen Regler zu spezifizieren, und ich möchte sicherstellen, dass der von mir spezifizierte Regler die Last bewältigen kann, die ich ihm auferlegen möchte.
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