¿Por qué el margen de fase se considera más importante que el margen de ganancia en los convertidores dc-dc?

Para muchos convertidores DC-DC hay un filtro de paso bajo bastante resonante involucrado y cambia su fase bastante rápidamente de 0 grados a 180 grados en una parte corta del espectro. Aquí está la idea general: -

fuente de la calculadora .

Entonces, en esta área es posible experimentar inestabilidad: el ángulo de fase cambia 180 grados, por lo que es problemático. La solución es aplicar un circuito de cable de fase "en el bucle" que impida que el ángulo de fase alcance 180 grados, mientras que la amplitud es aún mayor que la unidad.

Esto eleva el ángulo de fase de línea base que se aproxima a frecuencias más altas a algo mucho menor que 180 grados.

Inmediatamente, la "conversación" preferida es sobre el margen de fase y cómo contrarrestar lo que el circuito LC hace con el ángulo de fase. La carga en la salida puede ser bastante ligera y esto elevará la altura del pico resonante y, por lo tanto, el punto en el que la ganancia pasa a través de la unidad cambiará a una frecuencia más alta, pero, para el cambio en el ángulo de fase, esto ocurrirá más cerca de Fn .

En otras palabras, sabemos cuál es el peor de los casos: la fase cambia rápidamente, por lo tanto, hablamos sobre el uso de un compensador de fase para evitar que el ángulo de fase se convierta en 180 grados.

Este tipo de aplicación se presta para analizar el margen de la fase en lugar del margen de ganancia.

En general, aunque hay excepciones, advertencias y sutilezas, el margen de fase le brinda más información sobre cómo será la respuesta del sistema. Por ejemplo, la cantidad de sobreexplotación y timbre que puede esperar debido a los transitorios de carga. También puede decirle si se puede obtener más rendimiento al aumentar el ancho de banda del bucle (porque el margen de la fase es alto).

Normalmente, muchos diseñadores usan 45 grados como el mínimo absoluto aceptable de margen de fase sobre las tolerancias de los componentes, etc. y 60 como un objetivo típico.

El margen de ganancia también es importante, pero no proporciona tanta información sobre la respuesta del sistema. Le indica cuánta variación en la ganancia del sistema puede soportar antes de que el sistema se vuelva inestable. Un objetivo típico podría ser 12dB.

Un enfoque de diseño típico es usar un modelo para diseñar la compensación que tiene como objetivo un cierto margen de fase. Luego simule, tal vez, utilizando técnicas de Monte-Carlo, verificando que cumple con su margen de fase mínimo y un margen de ganancia razonable. Si alguno de los dos está desactivado iterar el diseño. Finalmente, mida la respuesta en el laboratorio para asegurarse de que se correlaciona.

En general, para todos los sistemas con retroalimentación, el margen de fase es más importante (más crítico) que el margen de ganancia. La explicación es relativamente simple: el margen de fase (resp. Margen de ganancia) le brinda el cambio de fase adicional (no deseado) (resp. Ganancia adicional) que llevará el circuito cerrado a la región de inestabilidad.

Y la probabilidad de que en cualquier lugar dentro del bucle de realimentación se produzca un desplazamiento de fase adicional (oculto) (por ejemplo, debido a efectos capacitivos desconocidos) es mucho mayor que la posibilidad de cualquier mejora de ganancia no deseada. Por lo tanto, el margen de fase es un indicador de estabilidad mucho más crítico que el margen de ganancia.