模块电源(六):前馈电容

一、前馈电容:

前馈电容是与电阻分压的顶部电阻 R_{U} 并联的"可选电容器"

二、计算及仿真:

1、计算
  • 无前馈电容时,输出电压:V_{OUT}=V_{FB}*\frac{R_{U}+R_{D}}{R_{D}}
  • 有前馈电容时,输出电压:V_{OUT}=V_{FB}*\frac{R_{U}//X_{CFF}+R_{D}}{R_{D}},(其中,X_{CFF}=\frac{1}{2\pi fC},为前馈电容的容抗);

        由 V_{OUT} 计算公式可知,当存在前馈电容时,输出电压 V_{OUT} 与频率 \mathbf{\mathit{f}} 有关

2、仿真波形
  • 无前馈电容时,输出增益和相位如下图所示:

            无前馈电容时,因为电阻不会随着频率变化而变化,由传递函数 H(s)=\frac{R_{D}}{R_{U}+R_{D}} 可知,H(s)跟频率 S 无关,所以H(s)始终是个常数,体现在波特图上面,增益和相位都是一条直线
  • 有前馈电容时,输出增益和相位如下图所示:

        有前馈电容时,C_{FF} 与反馈电阻会形成新的零点和极点,计算如下:
        零点: f_{z}=\frac{1}{2\pi *R_{U}*C_{FF}} ,极点: f_{p}=\frac{1}{2\pi *C_{FF}}\left ( \frac{1}{R_{U}}+\frac{1}{R_{D}} \right )

三、作用:

        设计前馈电容,增加的增益相位会使得转换器对负载的瞬态响应速度更快,可以更有效地响应输出电压上的高频干扰(电容交流阻抗小)

        在DC-DC电源中,选择合适的 C_{FF} 值, 环路反馈的增益和相位提升将增加转换器的带宽, 同时保持可接受的相位裕度,可以更快地纠正输出电压偏差。   

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