中心議題：
解決方案：
- Buck變換器AP3406的環(huán)路增益測試
- Buck變換器系統(tǒng)的動態(tài)響應測試
Buck變換器由于具有效率高的優(yōu)點而被廣泛應用于手機,、GPS,、MP3等移動多媒體設備上，目前很多電源管理芯片制造廠商都推出了不同電流能力的Buck變換器,，這類變換器雖然在電流能力和保護功能方面存在一些差異,，但是他們電路的主框架結(jié)構是基本一致的，主要可以分為兩個部分：一是實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的主功率部分,，另一部分是實現(xiàn)負反饋控制的控制電路,，如圖1所示。
圖1 Buck變換器電路主框圖
對于不同廠商設計的Buck變換器芯片,，外圍電路所需要的器件會有所不同,，這是因為芯片的集成度有差異，比如,，有的廠商會把功率管集成在芯片內(nèi)部,；有的廠商會把控制部分的補償網(wǎng)絡集成在芯片內(nèi)部。集成度越高的芯片,，外圍電路所需要的器件就越少,，因此對于客戶來說，外圍器件的選擇需要根據(jù)具體芯片來決定,。然而,，對于任何一個輸出可以調(diào)節(jié)的Buck變換器芯片，選擇合適的反饋電阻是必不可少的,。圖2是BCD半導體公司的Buck變換器AP3406的典型應用圖,，由于該芯片集成度很高，外圍只需要輸入電容,、輸出電感,、輸出電容和反饋電阻，本文就以此為例對反饋電阻的作用做簡要分析,，為如何選擇反饋電阻提供參考,。
圖2 Buck變換器芯片典型應用圖
設置輸出電壓
反饋電阻Rf1和Rf2的第一個作用是設置Buck電路的輸出電壓值，如圖2所示,，穩(wěn)態(tài)時,，運算放大器的反相輸入端和同相輸入端電壓是相等的，于是可以得到輸出電壓計算公式：
,，其中VREF是芯片內(nèi)部基準電壓(本例中為0.6V),。
影響系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)響應
為了實現(xiàn)系統(tǒng)的抗干擾能力,，Buck變換器除了主功率部分以外，還會有相應的負反饋控制電路,，補償網(wǎng)絡是反饋控制電路的一部分,。補償網(wǎng)絡的加入可以提高環(huán)路的低頻增益，從而提高抗干擾能力,；同時補償網(wǎng)路使系統(tǒng)擁有足夠的相位裕度,，從而保證系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，不會振蕩,。圖2中黃色框內(nèi)的部分就是補償網(wǎng)絡部分,，補償網(wǎng)絡中包括 R1，C1,，C2和Rf1(注：Rf2在環(huán)路分析中不起作用),，補償網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)可以表示為：
從上式可以看出補償網(wǎng)絡產(chǎn)生了兩個極點，其中一個極點在0點,，另一個極點為
,， 同時還產(chǎn)生了一個零點
- 通信系統(tǒng)中超高效率Buck變換器設計考慮
- 基于Buck變換器的LED驅(qū)動器反饋環(huán)路設計及測試
在mathcad中做出Gc(s)的幅頻特性和相頻特性，如圖3和圖4所示,，Rf1在補償網(wǎng)絡中的作用是改變中頻段增益,，對補償網(wǎng)絡中的零極點不會有影響，在圖3和圖4中的表現(xiàn)就是隨著Rf1的改變,，補償網(wǎng)絡Gc(s)的幅頻特性上下平移,，相頻特性不變。
圖3 補償網(wǎng)絡幅頻特性
圖4 補償網(wǎng)絡相頻特性
因此,，當補償網(wǎng)絡進入系統(tǒng)環(huán)路之后,，Rf1的作用是使環(huán)路增益的幅頻特性上下平移，同時環(huán)路增益的相頻特性保持不變,。
圖5 Buck變換器環(huán)路增益測試結(jié)果1
圖6 Buck變換器環(huán)路增益測試結(jié)果2
圖5和圖6是用網(wǎng)絡分析儀進行AP3406環(huán)路增益測試的結(jié)果,。由圖可以看出，當Rf1從300k變化到470k,，再變化到750k,，系統(tǒng)的環(huán)路增益的幅頻特性不斷向下移動，同時相頻特性基本不變,。于是系統(tǒng)的帶寬和相位裕度都有較大改變,，測試結(jié)果如表1所示。
表1 AP3406環(huán)路增益測試結(jié)果
系統(tǒng)的帶寬是影響系統(tǒng)動態(tài)響應的重要因素,，相位裕度是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素,。如果選擇不同的Rf1，系統(tǒng)的帶寬和相位裕度會產(chǎn)生變化,，也就是動態(tài)響應和穩(wěn)定性會發(fā)生變化,。具體以表1來分析,，當Rf1從300k變到750k，系統(tǒng)地帶寬從51.1kHz變到26.1kHz,，因此系統(tǒng)的動態(tài)響應會相應的變差,，而由于相位裕度都是足夠的，因此系統(tǒng)都處于穩(wěn)定工作的狀態(tài),。圖7和圖8是做負載切換的動態(tài)響應測試結(jié)果,，從測試結(jié)果可以看出環(huán)路響應速度變慢，導致輸出電壓過沖變大,，動態(tài)響應效果變差,。
圖7 動態(tài)響應測試結(jié)果(Rf1=300k)
圖8 動態(tài)響應測試結(jié)果(Rf1=750k)
從以上分析可以看出，選擇合適的反饋電阻Rf1和Rf2對AP3406及同類補償結(jié)構的Buck變換器有很重要的作用,。選擇反饋電阻時，不能只考慮穩(wěn)態(tài)時,，輸出電壓是否符合要求,，還應該考慮，反饋電阻對系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)響應的影響,。