利用改進型CCM小信號模型預測有源鉗位正向轉換器的環(huán)路穩(wěn)定性

摘要

本文中，我們利用連續(xù)電感器電流條件下有源鉗位正向轉換器的峰值電流模式（PCM）改進型小信號模型，預測UCC289X應用的實際環(huán)路穩(wěn)定性。為了驗證計算結果的有效性，我們通過實際測量基于UCC2897 EVM樣機，并建立UCC2897A仿真模型來進一步證明。其結果表明，基于改進型小信號模型的計算結果也可以精確地預測實際環(huán)路穩(wěn)定性。

1、引言

隨著電源可靠性評估的不斷發(fā)展，使用特定環(huán)路分析儀器進行環(huán)路穩(wěn)定性測試成為目前唯一必不可少的要求。但是，在實際開發(fā)過程中，工程師們常常在環(huán)路穩(wěn)定性功能調試上面花費太多的時間。例如，使用有源鉗位轉換器時，我們總是會碰到環(huán)路穩(wěn)定性問題，因為很難在大信號負載動態(tài)和小信號環(huán)路穩(wěn)定性之間實現(xiàn)一種較好的平衡，特別是在峰值電流控制模式下更是如此。在大信號負載動態(tài)優(yōu)化方面，MOS電壓應力有巨大的影響力。為了獲得較好的優(yōu)化，工程師們通常會花費大量的時間重復調試環(huán)路穩(wěn)定性。

由于其小信號模型并不準確，因此對于這種計算方法是否適用于實際測量存在爭議，但是如果可以得到準確的小信號模型，則這個問題便可以迎刃而解。

本文的目標是建立一個計算平臺，根據(jù)UCC289X應用所使用有源鉗位正向轉換器的改進型CCM小信號模型來驗證環(huán)路穩(wěn)定性。圖1顯示了實際EVM驗證舉例，另外，本文還將為你提供許多比較數(shù)據(jù)。最后，經(jīng)過證明，使用UCC289X應用時，環(huán)路穩(wěn)定性計算對于開發(fā)期間的實際設計和調試都非常有用。

圖1基于EVM的原理圖

2、功率級傳輸函數(shù)計算

求解工作占空比為：

輸出負載計算得到：

等效主檢測電阻為：

求解mc為：

由前面的一些參數(shù)，可使用MathCAD或者模擬軟件繪制出該傳輸函數(shù)的波特圖和相位特性圖

其中：

對于UCC289X應用來說，系數(shù)KC由內部分電阻器決定；它被設置為0.2，則控制到輸出傳輸函數(shù)的最終功率級傳輸函數(shù)為：

圖2顯示了計算結果：

圖2控制到輸出傳輸函數(shù)的波特計算