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ZHCSXJ3A December 2024 – August 2025 LM51770 , LM517701

PRODUCTION DATA

封裝選項(xiàng)

請(qǐng)參考 PDF 數(shù)據(jù)表獲取器件具體的封裝圖。

機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)

DCP|38

散熱焊盤機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)

訂購(gòu)信息

9.2.2.12 輸出電壓頻率補(bǔ)償

本節(jié)介紹 LM51770x 降壓/升壓控制器的控制環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)過程。LM51770x 主要以降壓或升壓模式運(yùn)行，由一個(gè)轉(zhuǎn)換區(qū)域隔開，因此該控制環(huán)路設(shè)計(jì)需要同時(shí)考慮降壓和升壓工作模式。然后，根據(jù)從環(huán)路穩(wěn)定性角度來看具有更嚴(yán)格限制的模式來最終選擇補(bǔ)償方式。通常，對(duì)于設(shè)計(jì)為同時(shí)深入降壓和升壓工作區(qū)域的轉(zhuǎn)換器而言，由于升壓模式下存在右半平面零點(diǎn) (RHPZ)，升壓補(bǔ)償設(shè)計(jì)具有更嚴(yán)格的限制。

升壓功率級(jí)輸出極點(diǎn)位置由以下公式得出：

方程式 40.

f_{p 1 (boost)} = \frac{1}{2 π} (\frac{2}{R_{OUT} \times C_{OUT}}) = 1.22 kHz

其中

R_OUT = 2.0Ω 對(duì)應(yīng)于 8.0A 的最大負(fù)載。

升壓功率級(jí) ESR 零點(diǎn)位置由以下公式得出：

方程式 41.

f_{z 1} = \frac{1}{2 π} (\frac{1}{R_{ESR} \times C_{OUT}}) = 61.2 kHz

升壓功率級(jí) RHP 零點(diǎn)位置由以下公式得出：

方程式 42.

f_{RHP} = \frac{1}{2 π} (\frac{R_{OUT} \times {(1 - D_{MAX})}^{2}}{L_{1}}) = 24.87 kHz

其中

D_MAX 是最小 V_IN 時(shí)的最大占空比。

降壓功率級(jí)輸出極點(diǎn)位置由以下公式得出：

方程式 43.

f_{p 1 (buck)} = \frac{1}{2 π} (\frac{1}{R_{OUT} \times C_{OUT}}) = 612 Hz

降壓功率級(jí) ESR 零點(diǎn)位置與升壓功率級(jí) ESR 零點(diǎn)相同。

方程式 44 顯示，RHP 零點(diǎn)是限制可實(shí)現(xiàn)的帶寬的主要因素。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的設(shè)計(jì)，交叉頻率需要小于 RHP 零點(diǎn)頻率的 1/3。給定 RHP 零點(diǎn)的位置后，升壓運(yùn)行模式下的合理目標(biāo)帶寬約為 5kHz：

方程式 44.

f_{bw} = 5 kHz

對(duì)于某些功率級(jí)，升壓 RHP 零點(diǎn)的限制沒有那么嚴(yán)格，這種情況在升壓最大占空比 (D_MAX) 很小時(shí)發(fā)生，或者當(dāng)使用非常小的電感器時(shí)發(fā)生。在這些情況下，應(yīng)將 RHP 零點(diǎn) (f_RHP / 3) 施加的限制與開關(guān)頻率的 1/20 進(jìn)行比較，然后使用兩個(gè)值中的較小者作為可實(shí)現(xiàn)的帶寬。

將補(bǔ)償零點(diǎn)置于升壓輸出極點(diǎn)頻率的 1.5 倍。請(qǐng)注意，這種情況下會(huì)使零點(diǎn)為降壓輸出極點(diǎn)頻率的三倍，這樣會(huì)在降壓環(huán)路交叉之前產(chǎn)生大約 30 度的相位損耗，并在升壓環(huán)路的中間頻率下產(chǎn)生 15 度的相位損耗：

方程式 45.

f_{ZC} = 1.8 kHz

補(bǔ)償增益電阻 R_c1 的計(jì)算公式為：

方程式 46.

R_{C 1} = \frac{2 π \times f_{bw}}{{gm}_{EA}} \times \frac{R_{FB 1} + R_{FB 2}}{R_{FB 2}} \times \frac{A_{CS} \times R_{CS} \times C_{OUT}}{1 - D_{MAX}} \times \frac{1}{\sqrt{1 + {(\frac{f_{bw}}{f_{RHP}})}^{2}}} = 1.9 k?

其中

D_MAX 是降壓模式下最小 V_IN 時(shí)的最大占空比。
A_CS 是電流檢測(cè)放大器增益。

然后，通過以下公式計(jì)算補(bǔ)償電容 C_c1：

方程式 47.

C_{C 1} = \frac{1}{2 π \times f_{ZC} \times R_{c 1}} = 45.8 nF

補(bǔ)償元件標(biāo)準(zhǔn)值選取為 R_c1 = 1.91k?、C_c1 = 47nF。

使用與 R_c1 和 C_c1 并聯(lián)的電容器 (C_c2) 來確定高頻極點(diǎn) (f_pc2) 的位置。將該極點(diǎn)的頻率設(shè)置為 f_bw 的 7 到 10 倍，以便衰減 COMP 上的開關(guān)紋波和噪聲，同時(shí)避免在交叉頻率下出現(xiàn)過多的相位損耗。對(duì)于目標(biāo) f_pc2 = 6kHz，可以使用方程式 48 計(jì)算 C_c2：

方程式 48.

C_{C 2} = \frac{1}{2 π \times f_{pc 2} \times R_{c 1}} = 1.68 nF

為 C_c2 選擇 1.8nF 的標(biāo)準(zhǔn)值。這些值為補(bǔ)償設(shè)計(jì)提供了一個(gè)良好的起點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)優(yōu)，以便在整個(gè)工作范圍內(nèi)的穩(wěn)定性裕度和瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間之間實(shí)現(xiàn)理想的平衡。