
通常最容易受到干擾的是系統(tǒng)反饋環(huán)路中阻抗比較大的回路,由電流模式電源芯片的特性,COMP腳的阻抗比較大,因此空間磁場(chǎng)最有可能在這里產(chǎn)生干擾,引入電流信號(hào)。
圖4:電感的耦合回路
考慮電感和COMP管腳組成的耦合回路,如圖4所示,電感繞組的起始點(diǎn)連接到LX管腳。由圖3電感的繞線方式可以知道,當(dāng)電流從電感繞組的起始點(diǎn)流入時(shí),根據(jù)右手定則,電感磁芯中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)閺纳舷蛳铝魅氡砻?,那么在圖4的耦合回路中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)閺南孪蛏狭鞒霰砻?,圖中用黑點(diǎn)來表示耦合回路中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向。
電流模式的電源芯片工作在峰值電流模式,因此只考慮上管開通的電感電流上升階段。在電感電流上升階段,電感的磁芯激磁,那么耦合回路感應(yīng)電流的方向產(chǎn)生的磁場(chǎng)一定和電感磁芯產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反,耦合回路中產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向?yàn)椋簭纳舷蛳铝魅氡砻?。再根?jù)右手定則,耦合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)椋簭牡亓鬟^Rc和Cc,然后流入COMP管腳。
電流模式工作時(shí),COMP管腳電壓是電流檢測(cè)信號(hào)的給定信號(hào),當(dāng)電流檢測(cè)信號(hào)值等于COMP管腳電壓時(shí),PWM產(chǎn)生關(guān)斷上管的信號(hào)。當(dāng)電流檢測(cè)信號(hào)越強(qiáng),上升到COMP管腳電壓的時(shí)間越短,PWM就提前關(guān)斷上管的信號(hào)。
電感繞組的起始點(diǎn)連接到LX管腳時(shí),產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向從地經(jīng)過Rc和Cc,流入COMP管腳,因此這種連接方向降低了COMP腳的電壓,相當(dāng)于加強(qiáng)電流反饋,這樣就可以防止在低占空的工作條件下系統(tǒng)進(jìn)入到電壓模式,系統(tǒng)不容易產(chǎn)生振蕩。
相反,當(dāng)電感繞組的起始點(diǎn)連接到輸出時(shí),進(jìn)一步減小電流反饋信號(hào),系統(tǒng)容易進(jìn)入電壓模式,系統(tǒng)容易產(chǎn)生振蕩。
當(dāng)輸出電壓越低,系統(tǒng)越容易進(jìn)入電壓模式;同時(shí)電感的di/dt和(Vin-Vo)成正比,Vo越低,di/dt越大,干擾越強(qiáng),因此,電感繞組的起始點(diǎn)不同的連接方式對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響就越明顯。
但是當(dāng)系統(tǒng)的輸出電壓高時(shí),占空比大,電流反饋信號(hào)很大,相對(duì)于電流反饋信號(hào),干擾的感應(yīng)電流信號(hào)非常小,因此其對(duì)環(huán)路的影響可以忽略,此時(shí)電感繞組起始點(diǎn)的連接方式對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性幾乎沒有影響,系統(tǒng)也就不容易產(chǎn)生振蕩。
3、系統(tǒng)仿真及測(cè)試
可以通過將輸出電感加一個(gè)繞組形成耦合電感,進(jìn)行仿真研究并實(shí)際測(cè)試結(jié)果。通過寄生回路的電感計(jì)算耦合電感的初級(jí)和次級(jí)的匝比,然后將耦合電感的次級(jí)繞組串聯(lián)連接到地和Rc和Cc環(huán)路之間。
改變電感極性,也就是電感繞組起始點(diǎn)的連接方式,COMP管腳的電壓具有20~50mV的變化。電感起始點(diǎn)連接LX時(shí),COMP管腳的電壓變低,電感起始點(diǎn)連接Vo時(shí),COMP管腳的電壓升高。電感起始點(diǎn)連接LX時(shí),系統(tǒng)的帶寬小,相位裕量大,系統(tǒng)容易穩(wěn)定。
另外,輸出電容及輸出回路的ESL同樣也影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定,干擾信號(hào)會(huì)通過FB管腳進(jìn)入系統(tǒng)的環(huán)路,原理和上面分析結(jié)果基本相同。就是在低占空比的工作條件下,系統(tǒng)反饋環(huán)路中,引入的電流信號(hào)越強(qiáng),系統(tǒng)越容易穩(wěn)定。
(a):COMP管腳電壓仿真
(b):LX管腳電壓仿真
(c):環(huán)路仿真
(d):電感起始點(diǎn)連接LX波形
(e):電感起始點(diǎn)連接Vo波形
圖5:耦合電感的仿真及測(cè)試波形
4、結(jié)論
(1)在低占空比工作條件下,電流檢測(cè)信號(hào)小,電源芯片工作在電流模式和電壓模式的臨界狀態(tài),系統(tǒng)容易受到干擾產(chǎn)生振蕩。電感繞組的起始點(diǎn)連接到LX管腳時(shí),耦合的感應(yīng)電流降低COMP腳的電壓,從而加強(qiáng)電流信號(hào)的反饋,系統(tǒng)不容易從電流模式轉(zhuǎn)入電壓模式工作,從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(2)高占空比的工作條件下,電流檢測(cè)信號(hào)非常大,此時(shí)電感繞組起始點(diǎn)不同的連接方式,對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響。
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