电源是现代电子产品必不可缺的模块,现今大多数的通用电源芯片都会提供如下图所示的反馈引脚,便于客户使用反馈电阻实现所需的输出,简化设计并节省调试时间。但是通用化也从根本上制约了转换器的带宽及瞬态响应能力。这种情况下,设计师可以通过使用前馈电容在一定程度上对此进行改善。
本次对前馈补偿进行基本介绍,以方便设计人员选择合适的前馈电容,以达到优秀的产品性能。
在某种运用下将SY8513配置成5V输出,使用电阻R1=105kΩ,R2=20kΩ,此时β=0.16。
使用环路分析仪,在没有前馈电容的情况下测得系统的环路增益曲线,如下所示。
可见此时系统的穿越频率为fc=34.8kHz,计算得到最优的前馈电容CF=109pF,我们实际使用较为接近的110pF。
此外,在没有前馈电容时,该配置下的相位裕量仅为27º。
在没有前馈电容的配置状态,进行负载瞬变响应测试,当负载从1A跳变至3A时,输出电压最大存在340mV偏移。
而使用110pF前馈电容后的环路增益曲线如下所示,可以看到穿越频率变为了72.4 kHz,带宽扩大了一倍。同时,相位裕量也增加到了50º。
进行相同的负载瞬变响应测试,在增加前馈电容后,输出电压的最大偏移量从340mV降低为200mV,发生了明显改善。
综上所述,合理的使用前馈电容可以明显地改善电源的动态特性。
前馈电容的最优值是基于系统带宽和相位裕量的最优折中。在必要的场合,通过综合分析实际应用时转换器的带宽和裕量的要求,对最优值的适当增大或减小以进一步优化带宽或裕量。通常情况下,我们建议尽量接近最优值。
需要注意,并不是每一个 DC-DC 电路都需要前馈电容,实际设计时,按照 SPEC 参考设计来即可。