Condensador de avance en retroalimentación SMPS

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Estaba mirando la hoja de datos del inversor TPS63700 DC-DC y encontré el esquema a continuación. Es un esquema más o menos habitual de topología de inversor Buck-boost, excepto por los extraños componentes R4 y C3 . No tengo mucha experiencia en el diseño de SMPS, sin embargo, nunca he visto un bucle de retroalimentación con estos componentes. La hoja de datos dice que

  

Para acelerar el bucle de control, se recomienda un condensador de avance de 10 pF en el divisor de realimentación, paralelo a R3. Para evitar el ruido de acoplamiento en el bucle de control del condensador de avance, el efecto de avance puede limitar el ancho de banda agregando la resistencia en serie R4. Un valor en el rango de 100 kΩ.   es adecuado. Cuanto mayor sea la resistencia, menor será el ruido acoplado en el sistema de bucle de control.

Entonces, mis preguntas:

  • ¿Qué significa exactamente "acelerar" el ciclo de control y por qué o cómo mejora el rendimiento?
  • Excepto por el ruido inducido mencionado en el circuito de realimentación, ¿existen otros inconvenientes al usar este esquema?
  • ¿En qué topologías SMPS se puede utilizar esta peculiaridad de retroalimentación (especialmente en las de alto orden como SEPIC, Cuk, etc.)?
  • ¿Debería usarse esta peculiaridad de retroalimentación con otros CI y, de no ser así, por qué?

Enlace de la hoja de datos de TPS63700: enlace

    
pregunta sx107

2 respuestas

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El Ron de este TPSxxx Out y 4x C5 cargas forman un LPF con una pérdida de 90 en el margen de fase, con el beneficio de que Zout se reduzca y aumente f al mismo tiempo que atenúa f (PWM).

Para mejorar el rebasamiento de la respuesta al escalón actual, que es una función del margen de fase, los RC agregados aumentan la ganancia del bucle en un factor de 10, al tiempo que se diferencian durante 2 décadas del desplazamiento de fase principal centrado en 45 grados @ 2pifC = 1 / R.

Esto puede mejorar el margen de fase y el error transitorio en los cambios de paso en la entrada o salida.

Este es un filtro de compensación clásico de "retraso de avance" común a muchos sistemas de control. Lo he usado hace 40 años en los filtros CMOS PLL Loop para mejorar la velocidad y la estabilidad.

El propósito es reducir el exceso de error transitorio de paso completo en un sistema de 2da. Orden con una compensación por ruido. Los detalles completos se pueden encontrar en cualquier libro de texto del Sistema de Control.

La hoja de datos simplemente dice:

8.2.2.3 Estabilización del lazo de control

8.2.2.3.1 Divisor de realimentación Para acelerar el circuito de control, se recomienda un condensador de alimentación de 10 pF en el divisor de realimentación, paralelo a R3. Para evitar el ruido de acoplamiento en el bucle de control del condensador de avance, el efecto de avance puede limitar el ancho de banda agregando la resistencia en serie R4. Un valor en el rango de 100 kΩ es adecuado. Cuanto mayor sea la resistencia, menor será el ruido acoplado en el sistema de bucle de control.

——- Es decir. Estabilidad, velocidad, sin ganancia de ruido en exceso.

Debes leer para entender qué significan estos.

sobrepasar, sonando

respuesta escalonada, Cargue el tiempo de subida / caída actual (reducción más rápida del error)

La línea de fondo es si no se cumple la demanda actual, hay un error de voltaje en el inicio del evento hasta que se completa la liquidación. Esto se agrega al voltaje de ondulación esperado y es parte de cada fuente de alimentación. Espec.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
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Al inicio, o durante cualquier transitorio de alta frecuencia, el capacitor será efectivamente un cortocircuito. Esto significa que el divisor de voltaje de retroalimentación se verá así:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Debido a esto, el voltaje del pin de realimentación será mucho más alto (con respecto a VREF) de lo que sería sin el C3 y el R4. Este voltaje más alto significa que habrá un error más alto, lo que significa que el sistema de control que regula el voltaje de salida aumentará con más fuerza hacia el voltaje correcto, para lograr la estabilización. A medida que tiende hacia esto, el capacitor se convertirá lentamente en una impedancia cada vez mayor, y eventualmente la combinación C3 / R4 será un circuito abierto, y esencialmente no estará allí en estado estable.

El único inconveniente es el potencial de inestabilidad si elige valores incorrectos. Cada componente en cada parte dentro de un circuito SMPS afecta la función de transferencia y, por lo tanto, puede afectar el rendimiento del dispositivo.

Este método de respuesta más rápida a transitorios / inicio se puede usar en cualquier cosa que tenga algún tipo de mecanismo de realimentación con un divisor de voltaje.

¿La razón por la que no lo ves en todas partes? Bueno, no es realmente necesario. El sistema se estabilizará eventualmente con o sin él. Es solo una buena característica para mejorar el rendimiento de alta velocidad.

    
respondido por el DSWG