數(shù)字電源UCD92xx的輸出電壓波形優(yōu)化與分析

2.2 數(shù)字電源環(huán)路

圖5所示的是數(shù)字電源的環(huán)路框圖。其中，en是誤差放大器的輸出，為數(shù)字信號；yn是環(huán)路的輸出，亦為數(shù)字信號，輸入到PWM模塊。KNLR模塊是非線性增益模塊，可以使能或禁止，下一節(jié)會進行詳細分析。a1, a2, b0, b1, b2是環(huán)路補償?shù)南禂?shù)，允許用戶修改以適應不同的功率級設計。需要說明的是，UCD92xx內部設計有2套a1~b2的參數(shù)，分別用于軟啟動階段和正常運行階段。

圖5：數(shù)字電源環(huán)路框圖

2.3 非線性增益

圖5中的KNLR模塊即為非線性增益模塊，其詳細的框圖如圖6。當en不超過lim0時，增益為Gin0；當en超過Lim0但不超過lim1時，增益為Gain1；依此類推。非線性增益模塊依據(jù)誤差放大器的輸出進行不同程度的放大，可以有效的提升動態(tài)響應性能。如果Gain0設置為1，即便使能非線性增益模塊，也不會影響環(huán)路指標。如果Gain0由1修改為0.75 或1.25，則會影響環(huán)路指標。其影響趨勢為，增益越大，環(huán)路帶寬越寬。

圖6：非線性增益模塊

2.4 數(shù)字電源環(huán)路配置

圖6和圖7是使用數(shù)字電源開發(fā)工具Fusion Digital Power Designer來配置環(huán)路的軟件截圖。該工具可以模擬整個環(huán)路并給出配置之后的閉環(huán)環(huán)路指標，包括截止頻率，相位余度和增益余度，極大的方便了環(huán)路的調試和優(yōu)化。

圖6所示的是軟啟動時的環(huán)路配置。零極點的信息在“Linear Compensation”方框中，其中AFE的Gain 設置為4×；該配置中使能了非線性增益，其Limit值和Gain值是允許用戶修改的。最終，整個環(huán)路的指標為23.87KHz（截止頻率），49.33°（相位余度），11.77dB（增益余度）。

圖7所示的是正常運行時的環(huán)路配置。零極點的信息在“Linear Compensation”方框中，其中AFE的Gain為4×；該配置中使能了非線性增益，其Limit值和Gain值是允許用戶修改的。最終，整個環(huán)路的指標為33. 7KHz（截止頻率），50.57°（相位余度），8.77dB（增益余度）。

正是采樣上述配置，輸出電壓在軟啟動階段其波形有明顯的“臺階狀”。下面將嘗試放慢環(huán)路后，驗證是否可以優(yōu)化軟啟動階段的波形。

圖7：軟啟動環(huán)路配置

圖8：正常運行時的環(huán)路配置