Texas Instruments TI-PMLK Bedienungsanleitung Seite 50

Fallstudie
In diesem Experiment wird der Einfluss der Rückkopplungskompensation auf das Lasteinschwingverhalten eines Abwärtsreglers im Strommodus analysiert.
Abbildung 1(a) zeigt den Schaltplan des Abwärtsreglers TPS54160 einschließ-
lich der Grundelemente des Schaltkreises zur Spitzenstromregelung (Peak-Cur-
rent-Control, PCC). Der PCC-Schaltkreis veranlasst den Leistungsinduktor, im
Niederfrequenzbereich wie eine spannungsgesteuerte Stromquelle zu arbeiten,
so dass I = gm V , wobei gm = 1/A die Transkonduktanz der Leistungsstufe
L ps c ps sns
ist. A ist die Strommessverstärkung des TPS54160. V
sns
(die COMP-PIN-Spannung des TPS54160), die durch den Ausgangsstrom der
Transkonduktanz-OP-AMPs des TPS54160 I
der Fehlerspannung V = V – V zwischen dem Messsignal der Ausgangs-
err sense ref
spannung V und der Referenzspannung V
sense
bildung 1(a) hervorgehobenen Spannungsschleife, die das Einschwingverhalten
des Reglers unter Last bestimmt, wird durch die externe Rückkopplungsimpe-
danz beeinflusst. Für die Analyse des Einschwingverhaltens des Abwärtsreglers
TPS54160 unter Last kann der vereinfachte Schaltplan in Abbildung 1(b) heran-
gezogen werden.
Prüfung 1. Wir speisen den Regler TPS54160 mit einer konstanten Gleich-
spannung und zeichnen die Wellenform der Ausgangsspannung auf, wäh-
rend der Laststrom zwischen zwei festen Pegeln schnell schwingt. Danach
messen wir die Größe der transienten Überspannungen der Ausgangsspan-
nung. Zum Schluss beobachten und erörtern wir den Einfluss der dynami-
schen Kompensation auf die Größe der transienten Überspannungen.
Prüfung 2. Wir wiederholen die Prüfung 1 mit unterschiedlichen Kombinatio-
nen von Ausgangskondensatoren und Rückkopplungskompensation.
Danach beobachten wir, dass bestimmte Kombinationen ein sehr gutes Ein-
schwingverhalten unter Last bieten, während andere ungeeignet sind und
den Überspannungsschutz auslösen oder zu einer Instabilität des Reglers
führen.
ist die Steuerspannung
c
= gm V erzeugt wird und auf
OTA OTA err
basiert. Die Verstärkung der in Ab-
ref
V A
A
V
in sns sns
in
I
Eingangs-
in
kondensator
Gleich-
+
C
V
V
spannungs-
– in
a
quelle
fixed
ramp
Feste
V
V
Rampe
c
c
COMP-PIN
R R
Externe f2
C f2
C
C
f1
Rückkopplungs- R
f1
C f2
impedanz
f2
(a) Schaltplan des TPS54160 mit internem PCC-Schaltkreis
V
in TPS54160
+
I
Diode
in
C
in
COMP-PIN
Eingangs-
kondensator
(b) Vereinfachter Schaltplan zur dynamischen Analyse der Spannungsschleife
Abbildung 1: Abwärtsregler TPS54160
i V
I
Induktor V
L
L
MOSFET
L
L
0
driver
Treiber-
Diode
C
logic logik
Ausgangs-
a kondensator
clock
Takt
Spannungsschleife
gm gm
I OTA
OTA
OTA
V
C R
R
V
sense
V V
R OTA
C
ref
ref sns
OTA OTA
OTA
TPS54160
Induktor
I
V
L
out
Ausgangs-
kondensator
V
C
c
out
R
f2
C
f1
C
f2
V
Externe
sense
Rückkopplungs-impedanz
Spannungsschleife
I
I
out out
out out
Dynamische
out
Last
R
R
13
i
Externer
g
15
Spannungs-
sensor
I
out
R
i
Externer
Spannungssensor
R
g