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前述文章，PowerSmart™ DCLD設(shè)計(jì)電壓模式BUCK數(shù)字補(bǔ)償器 ，我們?cè)敿?xì)測(cè)試了BUCK電路在電壓模式下的BODE圖，本文通過進(jìn)一步優(yōu)化其環(huán)路特性以達(dá)到更優(yōu)的閉環(huán)特性，考慮到篇幅所限，此處僅作部分波形結(jié)果記錄。
一.原始狀態(tài)的環(huán)路BODE圖及相關(guān)時(shí)間參數(shù)
圖1 目前ADC的時(shí)鐘源及分頻1設(shè)置
圖2 目前ADC的分頻2設(shè)置
在目前狀態(tài)下，我們選擇FOSC/2為ADC時(shí)鐘源，FOSC設(shè)置為最大主頻100MIPS，FOSC對(duì)應(yīng)200M,測(cè)試DEMO上使用的是共享內(nèi)核的ADC CORE采樣輸出電壓和輸入電壓，可知ADC的共享內(nèi)核設(shè)置為了50M,這是一個(gè)相對(duì)保守的ADC時(shí)鐘設(shè)置。
圖3 目前的觸發(fā)設(shè)置
TRIGA用來觸發(fā)AN12輸入電壓信號(hào)，TRIGB用來觸發(fā)AN13輸出電壓反饋值，此時(shí)觸發(fā)信號(hào)都是0時(shí)刻。
圖4 BUCK上下開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形
從上圖看，我們將PWM1H上升沿死區(qū)設(shè)置的偏大一些。
圖5 從觸發(fā)時(shí)刻到進(jìn)入ADC中斷的延時(shí)
此處由于采用共享內(nèi)核去做ADC采樣轉(zhuǎn)換，且會(huì)先采樣轉(zhuǎn)換AN12輸入電壓信號(hào)，因此看起來進(jìn)入AN13 的ADC中斷采樣轉(zhuǎn)換延時(shí)偏大，達(dá)到960nS，在實(shí)際應(yīng)用中可采用專用內(nèi)核去做輸出電壓的采樣，且實(shí)施早中斷等措施減小采樣轉(zhuǎn)換延時(shí)。
圖6-1 輸入為9V輸出3.3V時(shí)空載的閉環(huán)BODE圖
可知穿越頻率18.3k，相位裕度88.6C,增益裕量12.7db。
圖6-2 輸入為9V輸出3.3V時(shí)滿載的閉環(huán)BODE圖
此處DEMO滿載電流比較小，僅有1A,如圖6中，滿載的環(huán)路特性為，穿越頻率22.18k，相位裕度58.8C,增益裕量11.2db。從筆者實(shí)測(cè)的空載和滿載的環(huán)路曲線上看，按照目前的環(huán)路補(bǔ)償器參數(shù)設(shè)置，基本是一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)路曲線。
二.ADC早中斷設(shè)置的影響
圖7 ADC早中斷設(shè)置1
圖8 ADC早中斷設(shè)置2
圖9 ADC早中斷實(shí)施后對(duì)采樣延時(shí)的影響
從上述圖9的波形上看，對(duì)于AN13采樣轉(zhuǎn)換實(shí)施ADC8個(gè)Tad的早中斷后，AN12,AN13的總采樣轉(zhuǎn)換延時(shí)減小約200ns。
圖10 實(shí)施AN13的早中斷后的空載環(huán)路BODE圖
可知穿越頻率18.58k，相位裕度88.69C,增益裕量12.42db。
圖11 實(shí)施AN13的早中斷后的滿載環(huán)路BODE圖
滿載的環(huán)路特性為，穿越頻率23.45k，相位裕度57C,增益裕量11db。此種情況下早中斷對(duì)環(huán)路特性影響不是很明顯。
三．改善反饋信號(hào)ADC觸發(fā)位置的影響
后面的測(cè)試，我們僅僅對(duì)比滿載時(shí)的環(huán)路曲線，將增加ADC早中斷的情況下的BODE圖放置在這里，作為背景，如圖12所示。
圖12 實(shí)施AN13的早中斷后的滿載環(huán)路BODE圖
圖13 目前整個(gè)ADC中斷的執(zhí)行時(shí)間測(cè)量設(shè)置
圖14 目前整個(gè)ADC中斷的執(zhí)行時(shí)間測(cè)量
從圖14來看，目前主頻100MIPS配置下，電壓模式三型補(bǔ)償器環(huán)路設(shè)計(jì)配置下的ADC中斷執(zhí)行時(shí)間為920nS。
圖15 測(cè)量電壓模式三型補(bǔ)償器單獨(dú)執(zhí)行時(shí)間
圖16 測(cè)量電壓模式三型補(bǔ)償器單獨(dú)執(zhí)行時(shí)間
從圖16來看，目前主頻100MIPS配置下，三型補(bǔ)償器的執(zhí)行時(shí)間為640nS。
圖17 AN13 觸發(fā)時(shí)間后移測(cè)試
圖18 AN13的ADC觸發(fā)位置后移后的波形
如圖18中，CH1為PWM1H波形，CH2為I/O在ADC中斷中的翻轉(zhuǎn)標(biāo)志，從圖上看，后移AN13的觸發(fā)位置后，離開ADC中斷后不需要等待，通過立即更新設(shè)置讓環(huán)路計(jì)算結(jié)果作用以改變電壓模式控制的控制量占空比。
圖19 改善AN13觸發(fā)位置后的滿載BODE圖
從實(shí)測(cè)波形看，適當(dāng)改變AN13的觸發(fā)位置后，可以看到相位裕量有了明顯提升，帶寬為23k，相位裕量62C,增益裕量12.2db，相比背景增加了5C左右。
圖20 目前PowerSmart DCLD中的零極點(diǎn)設(shè)置
基于目前的PowerSmart DCLD中的零極點(diǎn)設(shè)置，由于提升了相位裕量，我們可以進(jìn)一步提高增益曲線，所以將零頻率極點(diǎn)改為700Hz。
圖21 改變觸發(fā)位置及零頻率極點(diǎn)位置后的環(huán)路BODE圖
從實(shí)測(cè)曲線圖21所示，相比背景曲線，通過改變反饋信號(hào)的ADC觸發(fā)位置及補(bǔ)償器零頻率極點(diǎn)位置，有效增加了帶寬并且增加了相位裕量。目前測(cè)試得到的環(huán)路參數(shù)為，穿越頻率為25kHz，相位裕量60C,增益裕量11db，這已經(jīng)是一個(gè)相對(duì)較完美的環(huán)路特性，帶寬達(dá)到1/20的開關(guān)頻率500kHz的值，且相位裕量和增益裕量足夠。