DCDC中前馈电容的作用

关键字 :dcdc立锜DCDC

在DCDC电路中我们经常会遇到输出的时候有高频电路的干扰,或者输出端负载快速变化等原因导致输出电压不稳定,这时我们就需要添加一个合适容值的前馈电容,来加快FB对输出电压的快速反馈,减小输出电压的波动。

这里以立锜的RT6214为典型例子

图一

上图为DCDC典型应用电路,CIN为输入滤波电容,CBOOT是上管驱动“自举”电容,L是储能电感,R1和R2是反馈电阻,CFF是前馈电容,COUT是输出滤波电容,RT是内部运放补偿器件(内阻形式表现出来)。


无前馈电容

如果没有前馈电容,内部补偿DC-DC转换器的反馈网络由两个反馈电阻组成,用于设置转换器的输出电压,如下图所示:



输出电压公式为:Vout=Vfb*(1+R1/R2) 相应的增益与相位图如下图所示下:




有前馈电容

在反馈网中加入了前馈电容C1,公式也是Vout=Vfb*(1+R1/R2)如下图所示:



但是因为有前馈电容,增益和相位已经受到影响,下图显示了相应的增益和相位图




前馈电容的作用

增加了前馈电容设计, 变换器可以更有效地响应输出电压上的高频干扰(交流阻抗小)。
在上方的两张bode 图显示, 每个反馈网络在较低频率下的响应是相同的。 在中到高频率下, 随着通过 C1(CFF) 的阻抗路径的减小, 输出电压到反馈端的扰动(变化)衰减较小, 并有效地提供增益和相位的提升。 zaisha

在DCDC工作电源中, 增加的增益和相位与会使得转换器对负载瞬态响应速度更快, 因为在反馈节点检测到的电压偏差在较高频率下衰减较少。 转换器的反应是调整占空比, 以更快地纠正输出电压偏差。

为了优化瞬态响应, 选择合适的Cff 值, 这样环路反馈的增益和相位提升将增加转换器的带宽, 同时仍保持可接受的相位裕度。

通常, Cff 的较大值可提供更大的带宽改进。 但是, 如果 Cff 过大, 前馈电容会导致环路增益交叉频率过高, 并且 Cff 相位提升贡献不足, 导致不可接受的相位裕度或不稳定性。

 

前馈电容的选择

在数据手册中我们一般会看到如下图的描述:

上图的VOUT就是DCDC的输出电压; R1和R2为反馈电阻; L为电感; COUT为输出滤波电容。

CFF就是前馈电容,22~68 pF就是建议取值大小,我们需要根据实际的负载情况来选取合适的前馈电容值。

一般来说设定一个前馈电容值,测量DCDC输出端的纹波电压大小; 减小或者增大前馈电容值,再次测量纹波大小,直到纹波电压小于自身产品要求的纹波电压时,当前前馈电容我们认为是合适的。

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参考来源

小稻穗: https://www.csdn.net/?spm=1001.2101.3001.4476

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