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基于PS65142器件環(huán)路補償設計相關問題的解決

發(fā)布時間:2014-03-13 責任編輯:mikeliu

【導讀】PS65142器件為筆記本電腦TFT LCD面板的偏置功率和WLED背光提供一種緊湊型解決方案。這種器件擁有一個升壓轉換器、一個正充電泵穩(wěn)壓器以及一個負充電泵穩(wěn)壓器,用于驅動源極驅動器和柵極驅動器。為了更加符合TFT LCD系統(tǒng)串擾規(guī)定,有必要為AVDD升壓轉換器設計一個符合要求的閉環(huán)性能。今天就讓我們一起探討相關問題。

1 TPS65142升壓轉換器介紹

如圖1所示,按照設計,TPS65142 AVDD升壓穩(wěn)壓器適用于最高16.5V的輸出電壓,最小開關峰值電流限制為1.8A。該器件工作在準恒定頻率電流模式方案下,使用內部補償來最小化引腳和元件數目。在650 kHz和1.2 MHz之間,開關頻率可選。在導通期間,電感器電流上升。當電流達到內部GM放大器設置的閾值時,功率晶體管關閉。電感電壓極性改變,并前向偏置肖特基二極管,從而讓電流流向升壓穩(wěn)壓器輸出。特定輸入電壓VIN和輸出電壓VS的斷開時間固定不變,因此這些參數改變時其保持相同的頻率。

固定斷開時間可保持準恒定頻率,這樣,相比傳統(tǒng)升壓轉換器,它可在一個較寬的輸入和輸出電壓范圍為系統(tǒng)提供更高的穩(wěn)定性。TPS65142器件的拓撲可提供極為優(yōu)異的負載和線壓調節(jié),以及優(yōu)秀的線壓及負載瞬態(tài)響應性能。

基于PS65142器件環(huán)路補償設計相關問題的解決

圖1:TPS65142升壓轉換器實施

2 TPS65142固定斷開時間小信號電路

就固定斷開時間升壓轉換器而言,由于使用連續(xù)電流模式,tOFF時間定義如下:

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控制到電感器電流的等效小信號模型如圖2所示。

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圖2:控制到電感器電流增益

考慮升壓轉換器的平均值模型:

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由方程式10和圖2,可以推導出圖3所示總小信號電路。

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TPS65142環(huán)路補償設計考慮因素之討論

圖3:TPS64142升壓轉換器的總小信號模型

根據產品說明書,可得到圖3所示參數:

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3 設計舉例

設計規(guī)范如下:

Vin=3.3V;Vout=8.5V;R1=80.6k;R2=12.9k;L1=6.8uH;fs=1.2MHz;RL=64 Ω (12)

根據圖3所示結果,可以得到圖4所示仿真模型:

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圖4:設計舉例

仿真結果如圖5所示。

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圖5:仿真結果

圖5表明,交叉頻率為5.3kHz,并且相位余量為63度。

根據實驗室測試結果,我們可以獲得如圖6所示結果。
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該測試結果顯示,交叉頻率為5.5kHz,并且相位余量為66度。

經過對比,仿真結果和測試結果完全匹配。

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圖6:實驗室測試結果

4 外部補償

TPS65142器件使用了內部補償,并沒有使用任何外部專用PIN來進行環(huán)路補償調節(jié)。但是,在一些情況下,例如:串擾問題等,用戶必須對環(huán)路補償進行調節(jié)。添加兩個外部電容器(C1和C2),與兩個分離電阻器并聯,如圖7所示。

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圖7:使用兩個外部電容器C1和C2進行環(huán)路補償

根據仿真,可以得到如圖8所示波特圖。

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圖8:仿真結果

圖8顯示,交叉頻率為6.1kHz,而相位余量則為89度。對比沒有兩個外部電容器的圖5所示仿真結果,交叉頻率和相位余量都增加了。
關于外部電容器C1和C2的選擇,可參考如下方程式:

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5 結論


本應用報告介紹了固定斷開時間升壓轉換器的小信號分析,以及TPS65142器件外部環(huán)路補償的解決方案。與此同時,我們還通過設計實例證明了該解決方案的有效性。

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