自动工具改进开关稳压器的响应频率

图4. WEBENCH Compensation Designer能够使用户检查现在的补偿和稳定性，并且将补偿设计调整到新的目标值上。在使用图1中的设计，以及更大的1.2μH电感器时，缺省目标值和范围 (a) 旁边显示的绿色字体是频率响应汇总，以及补偿组件。此时将Optimization Tuning向"Robustness"移动，单击"Apply changes to design."按钮。(b) 中的绿色字体显示的是已更新的频率响应汇总，以及补偿组件值。

图5. (a) 是根据图1，使用1.2μH电感器时的电路频率响应，采用最初补偿值（绿色增益曲线、橙色相位曲线），以及改进补偿值（红色增益曲线、蓝色增益曲线）时的情况。针对同样两个设计变化的负载瞬态响应，(b) 显示的是使用全新补偿值时的更佳稳定性。使用最初补偿值时的输出电压为绿色迹线；使用更新补偿值时的输出电压为红色迹线；12A至1.2A至12A的负载阶跃为蓝色迹线。

2）改变频率响应极点与零点。
选项2是一项更加具有挑战性的技术，并且需要用到某些控制原理专业知识。打开Compensation Designer，我们选择Manual（手动）标签页（不是Auto标签页），并单击"Edit Poles/zeros（编辑极点/零点）"按钮。图6中显示的是频率响应中极点和零点的频率值。

通过将零点频率更改为更加靠近电感器和输出电容器所生成的双极点 (1/2*sqrt(L*Cout))，我们可以改进相位裕量。在这个情况下，双极点的频率大约为8kHz。如果我们将零点1的目标频率设定为4kHz（8kHz的一半），而将零点2的目标频率设定为8kHz，得到的相位裕量为49°，而此时的交叉频率大约为59kHz。这两个值大大地好于之前的37°和20kHz的相位裕量和交叉频率值（图7）。

图6. (a) 中，在使用1.2μH电感器时的示例设计中，计算得出的极点与零点用绿色字体显示。(b) 中，将零点1的目标值改为4kHz，零点2的目标值改为8kHz之后，计算得出的极点和零点。

图7. 更改零点1和零点2的目标频率之前（灰线，标记A）和之后（绿线，标记B）绘制的波特图。

在零点已经被更改后，我们会发现相位裕量值被大大改进，从37°增加为49°。交叉频率也从35kHz增加到60kHz。还有其它能够在较高交叉频率下实现良好相位裕量的技术，比如说那些自动重新补偿所使用的技术，不过这些技术不在这篇文章的讨论范围之内！

3）更改补偿组件。
外部补偿组件决定了我们在选项2中讨论过的极点和零点。在我们的示例使用LM21215A-1器件时（图8），数据表中给出了与它们之间关系有关的方程式和信息（方程式1）。

图8.显示补偿组件Rc1、Rc2、Cc1、Cc2和Cc3的LM21215A-1设计电路原理图部分。

如果某些值与我们库存中的器件值不匹配的话，我们也许想单独调整补偿组件。或者，我们也许想试着改进频率响应。

以第一个情况为例，在运转示例中使用我们最初使用的570nH电感器，我们可以看到Rc2的电阻值为806Ω。如果电阻值差最接近1%的库存电阻器为750Ω，那么相位裕量从45°减少到大约44°，并且交叉频率丛33kHz减少到30kHz（图9）。我们需要决定这个更改是否影响过大，会不会有问题。

图9. 补偿组件的起始值显示在左上角的方框中，得出的频率响应值显示在设计运行值方框的下方 (a)。Rc2的电阻值从806变为750后的结果显示在右下角的设计运行值方框内 (b)。需要注意的是，Cc3自动改变为1nF，部分抵消了Rc2的变化结果。

另外一个管理补偿组件值的方法是返回到Compensation Designer的"Auto"标签页。这是一个设置组件值范围的地方。我们可以调节任一组件的范围（图10）。

图10. WEBENCH Compensation Designer使得用户能够限制补偿组件所使用的值的范围。

结论
当需要检查、调整或优化电源设计的补偿时，WEBENCH Compensation Designer等工具为你提供你所需要的或多或少的自动化指南。