基于在线软件工具的数字电源UCD92xx反馈环路调试指南

据实测结果再微调，最终可以得到一个理想的环路配置，整个过程中无需调试硬件。

　　2.1 录入功率级参数

　　在图3 的设计界面中有"Edit Full Power Stage in Schematic"按钮，点击后弹出界面8。在该窗口中，用户需要输入实际使用的硬件参数值，包括电感（及DCR），电容，反馈电阻等。

　　上述输入的这些参数用来完成整个闭环环路的模拟与仿真。因此，当录入的参数越是与实际参数一致，则仿真得到的环路参数也越是与实际相符。

　　录入完毕后即可保存退出。

　　图 8：录入功率级参数

　　2.2 使用Auto Tune 功能

　　录入参数完毕后，就可以开始进行环路的补偿及配置。首先可以使用Auto Tune 功能，这也是最为简单的环路配置方式。即，点击"Compensation Mode"中的"Auto Tune"，此时图9 中的中间上部区域会显示配置后的环路参数：截止频率19.05kHz，相位余量64.32°，增益余量15.16dB。该功能使用客户所输入的硬件参数，以及对相位增益的要求，来自动配置环路补偿。使用该功能后，Fusion Digital Power Designer 会进行自动配置环路补偿，客户无法更改环路配置。

　　图9 右侧区域是基于当前配置的环路参数模拟动态后得到的结果。其中动态条件是可以自行输入的，最终的动态纹波峰峰值在右侧的上部区域有显示。

　　如果对这个环路参数及模拟得到的动态纹波峰峰值比较满意，可以保留当前参数。环路调节完毕。

　　图 9：Auto Tune 功能

　　2.3 手工优化参数配置

　　假如使用Auto Tune 得到的参数不理想或者想进一步优化，可以点击"Compensation Mode"中的"Manual"，然后通过调节Linear Compensation 和Non-linear Compensation 得到一个更为理想的环路配置。

　　1. Linear Compensation 的调试方法

　　如图10，显示的是某次环路配置结果，没有使能Non-linear 功能。可以观察到，其截止频率为1.27K。此时测试到的动态波形（测试条件为：20A~40A~20A，斜率为2.5A/us）的峰峰值为159mV，超出了所要求的100mV指标。

　　还可以观察到动态波形的恢复时间也超出了要求的范围，这是因为过大的动态纹波峰峰值导致了EADC 输出饱和，其输出值被钳制在一个固定值（该值与AFE 的Gain 有关系），因此环路补偿电路只能根据该饱和值（小于实际输出值）进行补偿，由此带来了较长的恢复时间。超长的恢复时间的根因是动态纹波峰峰值过大。

　　图 10：带宽过低造成动态响应差

　　下面将对上述不太理想的环路进行优化，措施包括调整低频增益，第一零点，第二零点和第二极点。

　　在进行手动调节前，需要选定调节方式。目前有三种方式可选：1）Real Zeros 模式；2）Complex Zeros 模式； 3）PID 模式。其中Real Zeros 模式最为贴近常规模拟电源的环路调节方式，下文主要针对此种方式阐述。

　　1） 调整低频增益

　　观察图10 中的波特图，功率支路的双极点位于约6KHz 处，环路的两个零点分别是4KHz（Fz1）和13.94KHz（Fz2），但是两个零点的位置都在截止频率的右侧，因此零点对截止频率的贡献较小，可以尝试增大低频增益。

　　K 表示低频增益。将K 值由原来的61.1dB 修改为72dB 后，截止频率变为10.41KHz，有了明显的改善，且位于两个零点之间。增益余量和相位余量亦满足环路稳定准则的要求。

　　图 11：调整低频增益的实际效果

　　2） 调整第一零点和第二零点

　　第一零点为4KHz，位于双极点的左侧。即，环路增益受到到第一零点的影响而增强后，随后会受到双极点的影响而衰弱。因此，此时右移第一零点，将会减小截止频率，相位余量也会被减小；反之，截止频率和相位余量会继续变大。例如，当将第一零点修改为5Khz 后，截止频率减小到9.29KHz，相位余量减小为89.2°。

　　图 12：调整第一零点的实际效果

　　第二零点为14KHz，位于双极点的右侧，接近截止频率。因此，当左移该零点，原截止频率处的环路增益得到增强，截止频率会变大。第二零点处的相位会被提升，当截止频率变大而接近第二零点后，相位余量也会因此变大。例如，当将第二零点修改为11KHz 后，截止频率变大到9.87KHz，相位余量增大到94.68°。

　　图 13：调整第二零点的实际效果

　　3） 调整第二极点

　　观察图13 中的波特图，增益余量对应的频率为200KHz，而第一极点的位置是119.9KHz。因此，如果想进一步增大增益余量，可以左移第一极点。此时，增益达到200KHz 区域后会下降的更多，增益余量得以增大。

　　图 14：调整第二极点的实际效果

至此，低频增益，零点和极点都有所调整。使用当前环路参数测试到的动态波形见图15，可以观