帶有次級LC濾波器的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器的建模與控制

　　使用奈奎斯特圖分析穩(wěn)定性

　　根據(jù)圖8，閉環(huán)傳遞函數(shù)TV(s)已經(jīng)三次經(jīng)過0dB點。奈奎斯特圖用于分析閉環(huán)傳遞函數(shù)的穩(wěn)定性，如圖9所示。由于曲線圖遠離(–1, j0)，閉環(huán)穩(wěn)定并具有足夠的相位裕量。請注意，奈奎斯特圖中的點A、B和C對應(yīng)于波特圖中的點A、B和C。

　　圖9.閉環(huán)傳遞函數(shù)的奈奎斯特圖。

　　圖10.由帶有次級LC濾波器的ADP5014供電的RF收發(fā)器。

　　設(shè)計示例

　　ADP5014對許多模擬模塊進行了優(yōu)化，可在低頻范圍內(nèi)實現(xiàn)更低的輸出噪聲。當(dāng)VOUT設(shè)置為小于VREF電壓時，單位增益電壓基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)也可使輸出噪聲與輸出電壓設(shè)置無關(guān)。設(shè)計中又增加了一個次級LC濾波器，從而可以衰減高頻范圍的輸出噪聲，特別是對于基波下的開關(guān)紋波及其諧波。圖10顯示了設(shè)計詳情。

　　圖11顯示了ADP5014在10 Hz至10 MHz頻率范圍內(nèi)的噪聲譜密度測量結(jié)果，以及10 Hz至1 MHz頻率范圍內(nèi)的積分有效值噪聲，與之作比較的ADP1740則是另一款傳統(tǒng)的2A低噪聲LDO穩(wěn)壓器。ADP5014在高頻范圍內(nèi)的輸出噪聲性能甚至優(yōu)于ADP1740。

　　圖11.ADP5014與ADP1740的輸出噪聲性能比較，圖(a)所示為噪聲譜密度，圖(b)所示為積分有效值噪聲。

　　結(jié)論

　　本文介紹了用于建模和控制帶有次級LC輸出濾波器的電流模式降壓轉(zhuǎn)換器的通用分析框架，討論了精確的控制到輸出的傳遞函數(shù)，提出了一種新的混合反饋結(jié)構(gòu)，并對反饋參數(shù)限值進行了推導(dǎo)。

　　設(shè)計示例表明，帶有次級LC濾波器和混合反饋方法的開關(guān)穩(wěn)壓器可以提供干凈、穩(wěn)定的電源，性能堪比LDO穩(wěn)壓器，甚至更好。

　　本文中的建模和控制主要關(guān)注電流模式降壓轉(zhuǎn)換器，但此處描述的方法也適用于電壓模式降壓轉(zhuǎn)換器。

　　附錄I

　　圖2中的功率級傳遞函數(shù)如下。

　　其中：

　　其中：L1為初級電感。

　　C1為初級電容。

　　RESR1為初級電容的等效串聯(lián)電阻。

　　L2為次級電感。

　　C2為次級電容。

　　RESR2為次級電容的等效串聯(lián)電阻。RL為負載電阻。