環(huán)路特性，即內(nèi)部誤差放大器的相位裕度和增益裕度，是 DC/DC 轉(zhuǎn)換器在工作規(guī)格內(nèi)獲得穩(wěn)定運行的重要因素。本文將介紹使用 ADI LT8650S 2 通道 DC/DC 轉(zhuǎn)換器在內(nèi)部補(bǔ)償電路中使用通道 1 (CH1) 和在外部補(bǔ)償電路中使用通道 2 (CH2) 時相互干擾 (相位裕量特性的顯著變化) 的驗證結(jié)果。

所用器件電源規(guī)格和特性

電源電路和所用器件的要求規(guī)格如下：

輸入電壓 (Vin)｜12 (V)

輸出電壓/電流｜Vout1：5 (V)/0.2 (A)、Vout2：3.3 (V)/0.25 (A)

開關(guān)頻率｜2 (MHz)

使用的器件｜內(nèi)置功率元件的 2 通道同步降壓 DC/DC 轉(zhuǎn)換器 (LT8650S)

LT8650S 使用的器件內(nèi)部有一個內(nèi)置補(bǔ)償電路，因此無需放置外部電容器或電阻器即可進(jìn)行相位調(diào)整。通常包含內(nèi)部補(bǔ)償電路的器件不提供用于外部補(bǔ)償電路的引腳。然而，LT8650S 非常獨特，因為它具有外部可調(diào)的 VC 引腳，同時具有內(nèi)置補(bǔ)償電路。使用此 VC 引腳，可以在外部連接電容器和電阻器，以改善相位裕量和負(fù)載響應(yīng)。另外，由于輸出電流可以通過 VC 引腳進(jìn)行平衡，因此可以準(zhǔn)備兩個 LT8650S 并將它們并聯(lián)以支持 16A 輸出，如下圖 (圖1) 所示：

圖1 LT8650S 并聯(lián)示例

驗證輸出電容器的電容變化

當(dāng)兩個通道都使用內(nèi)部補(bǔ)償電路時

下圖 (圖2) 顯示了 Vout1=5 (V) 和 Vout2=3.3 (V) 設(shè)置的兩個通道使用內(nèi)部補(bǔ)償電路時的電路圖。

* 本文中的所有電路圖均用 LTspice 編寫，但所有相位裕量均為實際機(jī)器的測量結(jié)果。

輸出電容已從推薦的兩個 47uFx2 更改為兩個 22uFx2。測量此時的相位裕量，以了解相位裕量的大小。測量 CH1 的 5Vout 時，關(guān)閉 3.3 Vout，測量 CH2 的 3.3Vout 時，考慮到內(nèi)部干擾的可能性，關(guān)閉 5Vout。

圖2 LT8650S 內(nèi)部補(bǔ)償設(shè)置的測量電路原理圖

雙通道使用內(nèi)部補(bǔ)償電路時的相位裕度

在 5Vout 時，可以獲得 66.1° 的足夠相位裕量。由于 3.3Vout 遠(yuǎn)低于 36.3° (一般穩(wěn)定范圍)，因此需要對其進(jìn)行調(diào)整以確保有足夠的相位裕量，主要通過改變前饋電容器、電感常數(shù)和輸出電容器，但由于電感和輸出電容器的變化會對其他電源特性產(chǎn)生重大影響，因此我們將嘗試通過切換到外部補(bǔ)償電路來確保相位裕量在可調(diào)范圍內(nèi)。

圖3 內(nèi)部補(bǔ)償電路的相位裕量特性結(jié)果

驗證 3.3Vout 外部補(bǔ)償電路

通過更改外部補(bǔ)償電路來檢查相位裕量

下圖 (圖4) 顯示了將 Vout2 改為外部補(bǔ)償電路時的電路圖，設(shè)置 Vout1=5 (V) 和 Vout2=3.3 (V)。Rth=3KΩ、Cth=3.3nF 和 Cthp=1nF 作為外部補(bǔ)償電路連接到 VC2 引腳。接下來測量此時的相位裕量是多少?？紤]到內(nèi)部干擾的可能性，當(dāng)測量 CH1 的 5Vout 時，關(guān)閉 3.3Vout，當(dāng)測量 CH2 的 3.3Vout 時，關(guān)閉 5Vout。

圖4 LT8650S 內(nèi)部補(bǔ)償設(shè)置的測量電路原理圖

5Vout 與之前的電路相同，因此沒有變化。3.3Vout 由外部 RC 補(bǔ)償電路調(diào)節(jié)，相位裕量為84.6°，分頻頻率低至 22.3KHz，需要進(jìn)一步調(diào)整以滿足高速負(fù)載響應(yīng)要求。但由于這不是該項目的主要目的，因此沒有進(jìn)行任何調(diào)整。

圖5 僅采用 3.3Vout 外部補(bǔ)償電路時的相位裕量測量結(jié)果

兩個通道都打開的相位裕量變化

使用上圖 (圖4) 中的電路，這次我們測量了兩個通道都打開的相位裕量，測量結(jié)果如下：圖6、圖7 分別顯示了 5Vout 和 3.3Vout 的相位裕量特性。由于相鄰?fù)ǖ赖拈_/關(guān)，相位裕量特性沒有顯著變化。因此，可以認(rèn)為，當(dāng)對 LT8650S 中的每個通道使用內(nèi)部/外部補(bǔ)償時，對相位裕量特性的影響極小，基本上可以使用內(nèi)部和外部補(bǔ)償?shù)幕旌稀?/p>

圖6 3.3Vout 導(dǎo)通-關(guān)斷與 5Vout 相位裕量的比較

圖7 5Vout 開關(guān) 3.3Vout 相位裕量比較

總結(jié)

本文介紹了使用 ADI LT8650S 2 通道 DC/DC 轉(zhuǎn)換器在內(nèi)部補(bǔ)償電路中使用通道 1 (CH1) 和在外部補(bǔ)償電路中使用通道 2 (CH2) 時相互干擾 (相位裕量特性的顯著變化) 的驗證結(jié)果。但需要補(bǔ)充說明的是，本文的內(nèi)容是關(guān)于 LT8650S 的，并不適用于所有 2 通道 DC/DC 轉(zhuǎn)換器器件。LT8650S 的 CH1 和 CH2 都有單獨的模塊，具有單獨的誤差放大器和周圍的架構(gòu)，相同的塊并不共享。有關(guān)更多信息，請點擊閱讀原文參閱LT8650S數(shù)據(jù)表。