元芳，你對此電路有何看法？（5）

ID:113517 · 發表于 2016-4-15 02:25

元芳：大人，上次您給我指出了案件中的零極點分布，案情各個要素已經顯露出來，但元芳還是一時還是無法理清整個案子的來龍去脈，還請大人明示！
狄：元芳，你來看。在整個反饋網絡中，芯片內部的電路決定了參考電壓和運放的增益，這些是在我們選擇芯片之后就已經決定了，我們無法更改的。另外，我們的輸出電壓和電流是系統需求決定的，也就是我們根據RL的值來設計整個反饋網絡，所有的一切都是圍繞RL來進行調整。
元芳：原來這么復雜的一堆網絡，源頭在這里啊，這就是一切動機所在了？
狄：不錯……首先由輸出功率我們可以得到RL，然后我們需要自己設置一個值“KIND”來計算輸出電感。“KIND”表示電感內電流的波動值（開關時電流差）與最大電流（設計輸出電流）的比，一般是取0.1-0.3。
元芳：大人，此KIND值取法上可有何依據？
狄：KIND值越小則電流越穩，但對器件參數要求高，往往需要大的電感值，另外還需要大的輸出濾波電容配合才能起到好的效果，成本會比較高；而KIND值越大則電流波動峰值較大，電感值一般比較小，但電流峰值會比較大，也就提高了對電感最大電流的要求，成本也可能會比較高，如果后面濾波力度不夠，會產生較大的電壓紋波。所以我們一般會根據我們的應用來估取一個KIND值。比如我們的開關電源直接輸出給一個模擬電路供電，這個模擬電路雖然對電源要求不是特別苛刻，但也對紋波有較高要求，這時我們就可以取KIND值比較小，這樣雖然電感大一些，可由此帶來的成本增加相對一顆單獨的LDO來說還是劃算的；另外，如果我們的電路只給數字電路供電，而這個數字電路整體對電源紋波要求不高，同時電路所需電流比較小，這時就可以選KIND值大一些，這樣可以選小一些的電感。另外還有一種情形，像在我們的應用中，往往需要多顆電感，如果每個電感都取計算好的值，一方面未必有恰好的型號，另一方面多器件庫存維護也會增加成本。于是我們往往需要對電感值進行折衷，折衷時就要考慮這個KIND值對系統的上述影響。
元芳：原來如此……看來元芳學習電子長路漫漫……
狄：哈哈，學電子乃厚積薄發，重在平時積累，勤于思考與實踐，不能著急……取好了KIND值就可以選定輸出電感值。然后根據這個電流波動和我們的輸出電壓紋波來計算出輸出的濾波電容CO。這個電壓紋波是我們設計時根據各芯片及模塊的電源信息提出的一個設計指標，為達到這個指標，我們可以得到CO的值。于是由輸出電壓電流我們確定了RL，由電壓紋波指標我們可以取到輸出電感LO和輸出濾波電容CO。LO在電流型開關電源中是串在回路中，小信號分析中是不計的，這也是電流型開關電源一個非常大的特征——簡化了反饋網絡設計。而CO的值以及材質封裝決定了RESR，于是，從系統上看P1與Z1已經出現了。后面我們所有的補償網絡都是圍繞這個P1與Z1進行補償的。
元芳：原來是這樣，也就是說我們的設計需求確定了P1的位置，選用的電容類型確定了Z1的位置，為使系統穩定，我們后面人為增加了一些零極點。
狄：確是如此！銀月如勾，繁星凝眸，且勿辜負了此良辰美景……元芳，改日再與你說其他點是如何設計的。回房間叫上小喬姑娘，到廣寒宮里暢飲兩杯……

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