元芳，你对此电路有何看法？（5）

ID:113517 · 发表于 2016-4-15 02:25

元芳：大人，上次您给我指出了案件中的零极点分布，案情各个要素已经显露出来，但元芳还是一时还是无法理清整个案子的来龙去脉，还请大人明示！
狄：元芳，你来看。在整个反馈网络中，芯片内部的电路决定了参考电压和运放的增益，这些是在我们选择芯片之后就已经决定了，我们无法更改的。另外，我们的输出电压和电流是系统需求决定的，也就是我们根据RL的值来设计整个反馈网络，所有的一切都是围绕RL来进行调整。
元芳：原来这么复杂的一堆网络，源头在这里啊，这就是一切动机所在了？
狄：不错……首先由输出功率我们可以得到RL，然后我们需要自己设置一个值“KIND”来计算输出电感。“KIND”表示电感内电流的波动值（开关时电流差）与最大电流（设计输出电流）的比，一般是取0.1-0.3。
元芳：大人，此KIND值取法上可有何依据？
狄：KIND值越小则电流越稳，但对器件参数要求高，往往需要大的电感值，另外还需要大的输出滤波电容配合才能起到好的效果，成本会比较高；而KIND值越大则电流波动峰值较大，电感值一般比较小，但电流峰值会比较大，也就提高了对电感最大电流的要求，成本也可能会比较高，如果后面滤波力度不够，会产生较大的电压纹波。所以我们一般会根据我们的应用来估取一个KIND值。比如我们的开关电源直接输出给一个模拟电路供电，这个模拟电路虽然对电源要求不是特别苛刻，但也对纹波有较高要求，这时我们就可以取KIND值比较小，这样虽然电感大一些，可由此带来的成本增加相对一颗单独的LDO来说还是划算的；另外，如果我们的电路只给数字电路供电，而这个数字电路整体对电源纹波要求不高，同时电路所需电流比较小，这时就可以选KIND值大一些，这样可以选小一些的电感。另外还有一种情形，像在我们的应用中，往往需要多颗电感，如果每个电感都取计算好的值，一方面未必有恰好的型号，另一方面多器件库存维护也会增加成本。于是我们往往需要对电感值进行折衷，折衷时就要考虑这个KIND值对系统的上述影响。
元芳：原来如此……看来元芳学习电子长路漫漫……
狄：哈哈，学电子乃厚积薄发，重在平时积累，勤于思考与实践，不能着急……取好了KIND值就可以选定输出电感值。然后根据这个电流波动和我们的输出电压纹波来计算出输出的滤波电容CO。这个电压纹波是我们设计时根据各芯片及模块的电源信息提出的一个设计指标，为达到这个指标，我们可以得到CO的值。于是由输出电压电流我们确定了RL，由电压纹波指标我们可以取到输出电感LO和输出滤波电容CO。LO在电流型开关电源中是串在回路中，小信号分析中是不计的，这也是电流型开关电源一个非常大的特征——简化了反馈网络设计。而CO的值以及材质封装决定了RESR，于是，从系统上看P1与Z1已经出现了。后面我们所有的补偿网络都是围绕这个P1与Z1进行补偿的。
元芳：原来是这样，也就是说我们的设计需求确定了P1的位置，选用的电容类型确定了Z1的位置，为使系统稳定，我们后面人为增加了一些零极点。
狄：确是如此！银月如勾，繁星凝眸，且勿辜负了此良辰美景……元芳，改日再与你说其他点是如何设计的。回房间叫上小乔姑娘，到广寒宫里畅饮两杯……

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