深入淺出Buck變換器反饋電阻作用

!--[if !vml]-->： 其中VREF是芯片內部基準電壓(本例中為0.6V)。

影響系統穩定性和動態響應

為了實現系統的抗干擾能力，Buck變換器除了主功率部分以外，還會有相應的負反饋控制電路，補償網絡是反饋控制電路的一部分。補償網絡的加入可以提高環路的低頻增益，從而提高抗干擾能力；同時補償網路使系統擁有足夠的相位裕度，從而保證系統處于穩定的工作狀態，不會振蕩。圖2中黃色框內的部分就是補償網絡部分，補償網絡中包括 R1，C1，C2和Rf1(注：Rf2在環路分析中不起作用)，補償網絡的傳遞函數可以表示為：

從上式可以看出補償網絡產生了兩個極點，其中一個極點在0點，另一個極點為 ，
同時還產生了一個零點 ，

在mathcad中做出Gc(s)的幅頻特性和相頻特性，如圖3和圖4所示，Rf1在補償網絡中的作用是改變中頻段增益，對補償網絡中的零極點不會有影響，在圖3和圖4中的表現就是隨著Rf1的改變，補償網絡Gc(s)的幅頻特性上下平移，相頻特性不變。


因此，當補償網絡進入系統環路之后，Rf1的作用是使環路增益的幅頻特性上下平移，同時環路增益的相頻特性保持不變。


圖5和圖6是用網絡分析儀進行AP3406環路增益測試的結果。由圖可以看出，當Rf1從300k變化到470k，再變化到750k，系統的環路增益的幅頻特性不斷向下移動，同時相頻特性基本不變。于是系統的帶寬和相位裕度都有較大改變，測試結果如表1所示。


系統的帶寬是影響系統動態響應的重要因素，相位裕度是影響系統穩定性的重要因素。如果選擇不同的Rf1，系統的帶寬和相位裕度會產生變化，也就是動態響應和穩定性會發生變化。具體以表1來分析，當Rf1從300k變到750k，系統地帶寬從51.1kHz變到26.1kHz，因此系統的動態響應會相應的變差，而由于相位裕度都是足夠的，因此系統都處于穩定工作的狀態。圖7和圖8是做負載切換的動態響應測試結果，從測試結果可以看出環路響應速度變慢，導致輸出電壓過沖變大，動態響應效果變差。



從以上分析可以看出，選擇合適的反饋電阻Rf1和Rf2對AP3406及同類補償結構的Buck變換器有很重要的作用。選擇反饋電阻時，不能只考慮穩態時，輸出電壓是否符合要求，還應該考慮，反饋電阻對系統穩定性和動態響應的影響。