電子系統(tǒng)的主控制板通常需要一些降壓Buck變換器給CPU、存儲(chǔ)器等芯片供電，降壓Buck變換器的輸出電感工作在單端方式，從電流模式的工作特點(diǎn)，電感的極性對(duì)于系統(tǒng)反饋環(huán)路和系統(tǒng)的穩(wěn)定性應(yīng)該沒有影響，這也是許多電源研發(fā)工程師的普通認(rèn)識(shí)，但是在一些應(yīng)用條件下，當(dāng)輸出電壓低占空比小的時(shí)候，系統(tǒng)的穩(wěn)定性卻受到電感極性的影響。

1、問題的提出

測(cè)試的電路為電流模式的降壓Buck變換器壓，輸入電壓Vin=12V，輸出Vo=1.1V，電流Io=3A。測(cè)試條件：C1=22uF，C2=32uF，R1=3.9K，R2=10.2K，R3=10K，Rc=20K，Cc=5.6nF，Cff=1nF，L=3.6uH，fs=500KHz，如圖1所示。

圖1：測(cè)試電路

電感表面其中的一個(gè)管腳標(biāo)識(shí)有一個(gè)圓點(diǎn)，它的含義是線圈繞組的起始點(diǎn)和極性，見圖2所示。先將這個(gè)圓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的管腳連接到輸出Vo，測(cè)試相關(guān)的電壓波形和相位裕量。然后將電感轉(zhuǎn)180度，將這個(gè)圓點(diǎn)對(duì)應(yīng)的管腳連接到U1的LX管腳，測(cè)試相關(guān)的電壓波形和相位裕量。

電感起始點(diǎn)連接Vo的測(cè)試結(jié)果分別如圖2(a)和圖1 (b)所示，電感起始點(diǎn)連接LX的測(cè)試結(jié)果分別如圖1 (c)和圖1 (d)所示。

?(a)：電感起始點(diǎn)連接Vo的波形

(b)：電感起始點(diǎn)連接Vo的環(huán)路測(cè)試

(c)：電感起始點(diǎn)連接LX的波形

(d)：電感起始點(diǎn)連接LX的環(huán)路測(cè)試

圖2：測(cè)試波形

當(dāng)電感起始點(diǎn)連接Vo時(shí)，LX的波形出現(xiàn)大小波，系統(tǒng)產(chǎn)生明顯的振蕩，網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量不到正確的結(jié)果。當(dāng)電感起始點(diǎn)連接LX時(shí)，LX的波形工作正常，網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量為：帶寬44.55KHz，相位裕量33.82度。

圖3：電感的極性

??2、分析討論

為了分析輸出電壓是否也受到電感極性的影響，測(cè)試時(shí)將輸出電壓1.1V提高到3.3V。當(dāng)輸出電壓為3.3V時(shí)，電感的極性對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響，這表明：只有在輸出電壓較低、占空比小的時(shí)候，電感的極性對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性才有影響。

對(duì)于電流模式的工作的電源芯片，在一些特定的條件下，可以從正常工作的電流模式轉(zhuǎn)到電壓模式。當(dāng)占空小、輸出輕載或無負(fù)載時(shí)以及使用非常大的電感時(shí)，由于檢測(cè)到的電流信號(hào)非常小或最小導(dǎo)通時(shí)間的限制，系統(tǒng)會(huì)從電流模式進(jìn)入電壓模式。

因此從上面的分析，當(dāng)電流模式的電源芯片將12V轉(zhuǎn)為1.1V時(shí)，占空比低于10%，極有可能工作在電流模式和電壓模式的臨界狀態(tài)。由于電感的極性影響空間磁場(chǎng)的方向，那么這個(gè)磁場(chǎng)在系統(tǒng)的反饋環(huán)路中就有可能產(chǎn)生耦合的電流或電壓信號(hào)，從而影響系統(tǒng)工作狀態(tài)。

如果它在系統(tǒng)的反饋環(huán)產(chǎn)生更強(qiáng)的正向電流檢測(cè)信號(hào)，那么系統(tǒng)就會(huì)一直工作在起始的電流模式；如果它在系統(tǒng)的反饋環(huán)產(chǎn)生反向的電流檢測(cè)信號(hào)，就會(huì)進(jìn)一步的減弱電流檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)更趨向于從電流模式轉(zhuǎn)向電壓模式。

系統(tǒng)通?；陔娏髂Ｊ降奶匦栽O(shè)計(jì)反饋環(huán)，當(dāng)系統(tǒng)在二種模式間切換來回工作時(shí)，系統(tǒng)就可能產(chǎn)生不穩(wěn)定性的問題。