數(shù)字電源UCD92xx輸出電壓波形的優(yōu)化

3 調(diào)整最小驅(qū)動時(shí)間進(jìn)一步優(yōu)化輸出波形

優(yōu)化環(huán)路后輸出電壓在軟啟動階段變得較為平滑，但會存在一個(gè)明顯的過沖，需要進(jìn)行優(yōu)化。下文通過調(diào)整最小占空比寬度來消除該過沖。

3.1 數(shù)字電源軟啟動的kick-start

圖12中所示的是數(shù)字電源的輸出電壓軟啟動示意圖。在開始時(shí)刻，輸出電壓有一個(gè)快速的上升，稱之為“Kick-start”。Kick-start的幅度是根據(jù)下面公式計(jì)算出的：

Vstart=Vin×DRIVER_MIN_PULSE×Fsw

其中，DRIVER_MIN_PULSE是指UCD92xx發(fā)出的最小占空比的寬度，允許用戶自行設(shè)定。

以圖10為例，輸出電壓Kick-start的幅度約為185mV。其DRIVER_MIN_PULSE設(shè)置為50ns，理論計(jì)算Kickstart的幅度為：12V×50ns×300KHz=180mV。實(shí)際值與理論值基本一致。

3.2 調(diào)整最小占空比寬度

將DRIVER_MIN_PULSE由目前的50ns修改為5ns，以驗(yàn)證其對輸出電壓的過沖有無改善。圖13即為輸出電壓波形，可以觀察到過沖已經(jīng)消失，但在起始時(shí)刻，輸出電壓不再平滑。

分析原因可知，當(dāng)DRIVER_MIN_PULSE設(shè)置為5ns后，雖然UCD9224可以發(fā)出寬度為5ns的驅(qū)動脈沖，但UCD74120對最小占空比的寬度有要求，5ns的寬度不足以使集成在UCD74120內(nèi)部的buck上管導(dǎo)通，從而造成了輸出電壓上升的不平滑。

過小的DRIVER_MIN_PULSE值會使輸出電壓在起始時(shí)刻變得不再平滑；過大的DRIVER_MIN_PULSE的值則會帶來正向過沖。因此，需要找到一個(gè)平衡點(diǎn)。

逐步增大DRIVER_MIN_PULSE的值，當(dāng)設(shè)置為43ns時(shí)，達(dá)到了較為理想的平衡點(diǎn)，輸出電壓的波形如圖14所示，輸出不再有正向過程，而且在整個(gè)軟啟動階段輸出電壓波形都比較平滑。

此時(shí)，輸出電壓Kick-start的幅度約為160mV。其DRIVER_MIN_PULSE為43ns，理論計(jì)算Kick-start的幅度為：12V×43ns×300KHz=154.8mV。實(shí)際值與理論值基本一致。

4 結(jié)論

通過修改AFE的增益值和禁止非線性增益等措施優(yōu)化軟啟動對應(yīng)的環(huán)路參數(shù)后，可以消除輸出電壓的“臺階”現(xiàn)象，使波形單調(diào)平滑上升。正常運(yùn)行的環(huán)路參數(shù)無需改動，保證了其較高的帶寬，從而使輸出電壓的精度和動態(tài)響應(yīng)等指標(biāo)保持不變。通過優(yōu)化最小占空比的寬度，可以消除在kick-start之后的正向過程，使輸出電壓波形單調(diào)平滑。

綜上兩類優(yōu)化措施，最終可以使輸出電壓波形在整個(gè)軟啟動階段單調(diào)平滑。