pwm控制的基本原理

本應(yīng)用程序注釋詳細(xì)介紹零露性脈沖- Width modult (PWM) 控制(ZDP) 。TMZDP TM是一種MPS專有、固定頻率電力供應(yīng)控制方法,它比普通固定頻率控制方法(例如電壓模式控制或峰值當(dāng)前模式控制)改進(jìn)了瞬時反應(yīng)。

Introduction

MPS的零緩期PWM(ZDP)TM控制為電力供應(yīng)設(shè)計提供了許多好處,包括快速瞬時反應(yīng)和穩(wěn)定的開關(guān)頻率(f)SW描述一些共同的控制地形(電壓模式控制、當(dāng)前模式控制、以及定時[COT]控制),以建立基準(zhǔn),與ZDP進(jìn)行比較。TM然后是ZDPTM此外,還詳細(xì)介紹了其益處。

Conventional Control Methods

電壓模式控制

電壓模式控制是最簡單的控制方法之一。圖1顯示電壓模式控制。

Figure 1: 電壓模式控制

反饋電壓和參考電壓(V)之間的差異FB- 五級REF放大以生成錯誤信號(通常為計算電壓) 。錯誤信號與電站級的電壓斜坡作比較,以生成電站值周期。 電壓模式控制需要高 ESR 電容器或第3類補(bǔ)償來穩(wěn)定系統(tǒng)?？刂剖找嬉才c輸入電壓成正比(V)。IN這使跨頻率隨著V而變化。IN為避免這種情況,坡道電壓應(yīng)與V成比例IN.

峰值當(dāng)前模式控制

峰值當(dāng)前模式控制是汽車動力供應(yīng)最常用的控制方法之一。 圖2顯示峰值當(dāng)前模式控制。

Figure 2: 峰值當(dāng)前模式控制

類似于VV電壓模式控制FB- 五級REF放大以生成錯誤信號。 峰值當(dāng)前模式控制將錯誤信號比作感應(yīng)器當(dāng)前信號( I) 。L))),它通常通過鏡像MOSFET、感應(yīng)阻力或無損流感電路被感應(yīng)到。通常,峰值當(dāng)前模式地形包括一個坡度補(bǔ)償信號,以確保穩(wěn)定值周期超過50%。L在循環(huán)周期中,賠償?shù)膹?fù)雜性降低,只需要第2類賠償。這也消除了控制收益影響V。IN,這意味著整個五星年的跨重疊頻率保持相對穩(wěn)定。IN范圍。

當(dāng)前信號在轉(zhuǎn)換過渡期間的峰值當(dāng)前模式地形表中不穩(wěn)定,當(dāng)高端MOSFET(HS-FET)打開時,PWM參照器應(yīng)在短期內(nèi)空白。 這導(dǎo)致更長時間的最低時間( t) 與電壓模式控制、傳統(tǒng)COT或ZDP相比TM.

在MPS設(shè)備,如MPQ2167、MPQ4436、MPQ4323和MPQ4430中,實施了峰值當(dāng)前模式控制。

傳統(tǒng)定時固定(COT)控制

在高性能應(yīng)用中,傳統(tǒng)的COT控制用于提高短期性能,圖3顯示了傳統(tǒng)的COT控制。

Figure 3: Traditional COT Control

傳統(tǒng)COT控制與V比較FB直接對 V 直接對 VREF觸發(fā)脈沖上的脈沖。只有反饋信號波波與I相聯(lián)時,才可能發(fā)生這種情況。L。這可能來自輸出電容器 ESR、置于感應(yīng)器上方的斜坡注射電路或內(nèi)部生成的合成斜坡。FB跌落到 V 下REF或錯誤信號或錯誤信號,即生成時脈沖并輸入大門驅(qū)動器。在大瞬時中,通過內(nèi)部最短時間生成連續(xù)實時脈沖,以恢復(fù)輸出電壓(V)OUT)快速。與電壓模式控制和當(dāng)前模式控制相比,這提供了更好的負(fù)載瞬時反應(yīng)。

錯誤放大器(EA) 可以用作生成與 V 比較的錯誤信號的緩慢路徑FB通過第2類補(bǔ)償,可以實現(xiàn)傳統(tǒng)的COT控制,從而減少COT地形學(xué)系統(tǒng)的組成部分計數(shù)。

由于連續(xù)的實時脈沖可在負(fù)載瞬時反應(yīng)時發(fā)生,fSW這可能不適合在EMI性能更令人關(guān)切的情況下申請,例如工業(yè)或汽車電子產(chǎn)品,而EMI要求嚴(yán)格,以減少系統(tǒng)中的對口聯(lián)系。

在MPS設(shè)備(如MPQ2179、MPQ2172和MPQ3431A)中實施了COT控制。

Zero-Delay PWM Control (ZDPTM)

建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)

零露天PWM(ZDP)TM控制達(dá)到與傳統(tǒng)的COT控制相同的負(fù)載瞬時性性能,但采用固定頻率辦法。TM.

Figure 4: 零露天PWM(ZDP)TM) Control

類似于傳統(tǒng)的KOT控制,ZDPTM將反饋節(jié)點直接連接到PWM比較器,從而創(chuàng)建了通往PWM比較器的快速路徑,從而繞過EA。 這一快速路徑快速改變驅(qū)動 HS-FET 和 低端MOSFET (LS-FET) 以補(bǔ)償 V 的值勤周期OUT在不向上或向上或向下提高補(bǔ)償值的情況下波動。例如,當(dāng) V 時OUT由于大量負(fù)荷瞬變而減少,在下一個周期,任務(wù)周期在下一個周期期間增加,以便向輸出電容器提供恢復(fù)V的動力OUTZDP 津巴布韋民主黨TM在不調(diào)整 f 的情況下實現(xiàn)此目標(biāo)SW(見圖5)。

Figure 5: Traditional COT Control vsZDP 津巴布韋民主黨TM

與傳統(tǒng)的 COT 控制類似, 使用 EA 的慢路徑會提高調(diào)控精度。 慢路徑的使用( V)FB- 五級REF創(chuàng)建錯誤信號。該信號以一個與 AC 連接的當(dāng)前信號和一個斜坡補(bǔ)償坡坡坡。然后將總和信號與 V 比較。FB中輸入一個使用固定頻率時鐘作為重置信號的 PWM 插件塊。ZDPTM與第3類補(bǔ)償相比,第2類補(bǔ)償可以節(jié)省設(shè)計周期的時間,從而實現(xiàn)循環(huán)穩(wěn)定性。

ZDPTM與峰值當(dāng)前模式控制不同的是,帶ZDP的峽谷流感測TM不需要空白時間, 因為當(dāng) LS- FET 打開 LS- FET 時可以感應(yīng)當(dāng)前時, 不需要空白時間。 通過消除空白時間, 降低 t通 使該裝置能夠在較低的值班周期內(nèi)運(yùn)行,因為V值較大。IN:VOUT比率,和較高的fSW.

ZDPTM在MPS設(shè)備中實施,如MPQ4340、MPQ4371和MPQ2286。

模擬結(jié)果(1)

圖6顯示MPQ4340 瞬時模擬模擬結(jié)果。

Figure 6: MPQ4340 Load Transient Response

在PWM-是反饋信號的地方;PWM是comp信號、AC結(jié)合的當(dāng)前感知和斜坡補(bǔ)償?shù)目偤?HSG是高端大門啟動信號。

VOUT在從0A到4A的輸出負(fù)載變化引起的低射頻小小射線和小小小射速超射后迅速恢復(fù)。OUT回收量與PWM-成比例。

一旦PWM超過PWM-(見圖7),HSG即開啟(見圖7)。

Figure 7: HSG Turns On during MPQ4340 Load Transient Response

曾經(jīng)五OUT液滴,高SG脈沖寬度增加,為輸出提供更多能量并糾正 VOUT在負(fù)載步驟之后。

圖8顯示當(dāng)負(fù)載增加時,值勤周期如何變化,同時仍保持恒定的fSW(見圖8)。

Figure 8: Duty Cycle during MPQ4340 Load Transient Response

圖8中的綠色曲線圖8顯示7頁圖6和圖7圖7所示的HSG曲線的值勤周期(百分比),在幾個轉(zhuǎn)換周期中,值勤周期從27%增加到35%,以減少五級。OUT允許V(由負(fù)載增加引起的),并允許V(由負(fù)載增加引起的)OUT圖8中的藍(lán)色曲線以恒定 f 表示重債窮國。SW(2.2MHz) 整個載荷瞬時操作。

為觀察控制計劃的穩(wěn)定性,制作了模擬預(yù)兆地塊(見圖9)。

Figure 9: MPQ4340 Bode Plot

相位差和增益幅度超過大多數(shù)設(shè)計目標(biāo)。 交叉頻率約為63kHz。 由于快速路徑, 大型信號瞬時反應(yīng)優(yōu)于63kHz交叉頻率的預(yù)期效果。 通常通過傳統(tǒng)的COT控制, 預(yù)兆圖無法準(zhǔn)確反映與傳統(tǒng)當(dāng)前模式控制裝置預(yù)兆反應(yīng)相比, 負(fù)載瞬時反應(yīng)的改善。

注:
(1) (1) 五IN= 12V,V = 12V,VOUT= 3.3V, 0A至4A負(fù)載級,50A/μs, fSW=2.2MHz,L=1微克H,COUT= 2 x 22微克F,在 MPQ4340 上測試模擬電容器電壓降壓。

與其他固定頻率控制方法(例如,電壓調(diào)控模式和峰頂當(dāng)前模式控制)相比,零調(diào)值PWM(ZDP)TM控制快速路徑 控制快速路徑 大大改進(jìn)了瞬時反應(yīng)。圖10顯示 ZDP 之間的瞬時比值為 0A 到 3. 5A 。TM(MPQ4340)和峰值當(dāng)前模式控制(MPQ4430)。MPQ4340和MPQ4430具有相同的電導(dǎo)、電容器和fSW.

Figure 10: Load Transient with ZDPTM vs. 峰值當(dāng)前模式控制

波形顯示523米VPK-PKMPQ4430 和 a 170mV 的 MPQ4430 和 a 170mV 瞬時式負(fù)載PK-PK對 MPQ4340 來說, MPQ4340 的瞬時反應(yīng)要比 MPQ4430 的瞬時反應(yīng)好得多。 這樣用戶就可以在改進(jìn)瞬時性能的同時使用較少的輸出電容器。

允許非常短的 t通 在使用峰值當(dāng)前模式控控控的裝置中使用峰值當(dāng)前模式控件的裝置中, MPQ4340 最長的 MPQ4340 t通 允許 MPQ4340 將擴(kuò)大的汽車電池電壓(至多18V)直接轉(zhuǎn)換為1.8V,同時切換到AM波段以上并帶有頻譜(FSS)。

固定頻率允許ZDPTM提供極佳頻率穩(wěn)定性。 帶有ZDP的裝置TM(例如,MPQ4340)也可以與外部時鐘同步,也可以與FSS同步使用。TM可用于具有嚴(yán)格的EMC要求的應(yīng)用,如汽車應(yīng)用。

Conclusion

PWM(ZDP)TM控制能提高與傳統(tǒng)峰值當(dāng)前模式控制相比的負(fù)負(fù)瞬時性能,同時在負(fù)瞬時保持固定頻率。TM從傳統(tǒng)的COT控制,它有波動 f 。允許該設(shè)備用于高f/SW利用ZDP對MPS產(chǎn)品進(jìn)行模擬和硬件測試證明了這些效益。

審核編輯：彭菁