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[参考译文] TPS61178:斜率补偿压摆率(Se)公式是否正确?

Guru**** 2387080 points
Other Parts Discussed in Thread: TPS61175, TPS61178
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/1462524/tps61178-is-slope-compensation-slew-rate-se-equation-correct

器件型号:TPS61178
Thread 中讨论的其他器件:TPS61175

工具与软件:

我将根据应用报告 SLVA452 (补偿电流模式控制型升压转换器) 、了解如何确定补偿网络值。 提供的示例适用于 TPS61175、但大多数概念是相似的。

我创建了一个 Octave 脚本来执行分析。 我获得的结果与示例中的结果相同或非常接近。  这是频率响应的增益、与应用图3中的增益非常接近。 报告:

我复制了脚本并进行了调整、以计算 TPS61178的补偿网络。 以下是包含输入参数的脚本摘录:

Vin = 10;               % Worst case (Vin min)
Vout = 19;              % Output voltage
Iout = 1.6;             % Output current
Eff = 0.97;             % Estimated efficiency
fSW = 636000;           % Switching frequency
L = 5.6e-6;             % Inductor
Cout = 5e-5;            % Total output capacitance
Resr = 3e-3;            % Output capacitance ESR
Rdson_ls = 0.022;       % From data sheet, Fig 11, worst case
Rsense = 0.083;         % From data sheet, typical value

D = 1-Vin/Vout;         % Duty cycle
Rout = Vout/Iout;       % Output equivalent resistance

Sn = Rsense*Vin/L;
Se = 0.06*Rdson_ls*fSW/(1-D);

请注意、Se 使用的是 数据表21:

以下是增益图:

我发现300kHz 处的峰值可疑。 然后、我注意到 Sn > Se:

请注意、输出电容和电感的值( 5.6uH 和50uF) 是 Vin、Vout、Iout、开关频率和纹波电流为30%(ISH)的典型值。

我使 Se = 5*Sn 只是为了看看发生了什么,这是我得到的:

为了进行比较、这是 He (s)针对 TPS61175的波特图。。。

...、当 Sn > Se 时 TPS61178的波特图...

....和 He (se)的波特图为 TPS61178、Se = 5*Sn:

这是 TPS61178的完整八倍频程脚本(它可以与 Matlab 配合使用、但我不确定):

% Calculate gain of power stage o TPS61178

clear all

Vin = 10;               % Worst case (Vin min)
Vout = 19;              % Output voltage
Iout = 1.6;             % Output current
Eff = 0.97;             % Estimated efficiency
fSW = 636000;           % Switching frequency
L = 5.6e-6;             % Inductor
Cout = 5e-5;            % Total output capacitance
Resr = 3e-3;            % Output capacitance ESR
Rdson_ls = 0.022;       % From data sheet, Fig 11, worst case
Rsense = 0.083;         % From data sheet, typical value

D = 1-Vin/Vout;         % Duty cycle
Rout = Vout/Iout;       % Output equivalent resistance

Sn = Rsense*Vin/L;
Se = 0.06*Rdson_ls*fSW/(1-D);
%Se = Sn*5;


fP = 2/(2*pi*Rout*Cout);
fESR = 1/(2*pi*Resr*Cout);
fRHP = Rout*(1-D)^2/(2*pi*L);

s = tf('s');

He = 1/(1+ s*((1+Se/Sn)*(1-D)-0.5)/fSW + s^2/(pi*fSW)^2);
G0 = Rout*(1-D)/(2*Rsense);
Zesr = 1+s/(2*pi*fESR);
Zrhp = 1-s/(2*pi*fRHP);
Pout = 1+s/(2*pi*fP);
%Gps = G0 * He * Zesr * Zrhp / Pout;
Gps = G0 * He * Zrhp / Pout;

FMIN = 10;
FMAX = 1000000;
WRANGE = {FMIN*2*pi, FMAX*2*pi};
[mag, w] = bodemag(Gps, WRANGE);
f = w/(2*pi);
magdb = 20*log10(mag);
semilogx(f,magdb)
grid on
title('Gain of the frequency response with TPS61178')
xlabel('Frequency (Hz)')
ylabel('Power stage gain (dB)')

该脚本需要控制包( 封装负载控制 )才能工作。

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    您好、

    计算结果正确。

    1.对于 应用报告 SLVA452、我想 采样效果没有 计算出来、 这可能是个错误。  

    2.使用斜率补偿时、 会影响转换器的功率回路模型

    以下是两种情况:

    如果 Sn>GPS,则 Se 不再是极零点极点形式。 (SLVA452中的公式1)

    电源环路变为零 LC 双极点-RHP、请参阅 电压模式升压转换器的实用反馈环路分析

     采样效果仍然存在、并且与您计算的一样。

    2.当 Sn<GPS, Se 可用作公式1。

    He (s)看起来像一个 LC 双极点。

    如有任何问题、请告诉我。

    此致、

    Fergus

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    您好、Fergus。

    感谢您的评论。

    但是、查看 Se 和 Sn 的公式、我不禁认为 Se 的 TPS61178数据表中存在错误。 请多多包涵。

    我的设计的输入参数的计算值为:

    >> Se,Sn,Se/Sn
    Se = 1595.1
    Sn = 1.4821e+05
    ans = 0.010762

    SN 比 Se 大两个数量级。

    要使 Se、我们需要:

    • 将 L 减小两个数量级
    • 将 fSW 增加两个数量级
    • 将1/(1-D)增加两个数量级、即使 Vin >> Vout

    换句话说、基于上述情况、在我看来、在典型应用中、TPS61178绝不会在峰值电流模式控制中工作。

    Se 有意义的唯一情况是、Se 公式中 Rdson_ls 的单位是毫欧而不是欧姆。 这种情况有没有发生? 如果是肯定的、则会破坏与其他公式的一致性、应该在数据表中进行说明、或者使常数为60、而不是0.06。

    我想遵循数据表指南的建议、从而实现更稳健的设计、但我似乎不得不依赖 Webench 和测试。

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    您好、

    我同意您的计算。

    数据表可能是错误的。

    我已经和设计团队讨论过、大家都认为0.06可能会是一个错误的数字。

    当设计团队获得更精确的计算模型时、我会提供更多信息。

    此致、

    Fergus

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    您好、

    以下是我们的一些观点。

    1. Rsense 和 RDSon_LS 应该相同。

    2. Se 应为(Vo-2Vin)/L*RDSon_LS、也就是说、当占空比小于0.5时、没有斜率补偿。

    该器件会估算最大峰峰值电流并预先确定电感。

    要使用 Sn 的最大值设置斜率补偿、并使 Se 大于 Sn 的两倍

    对于新计算、Sn=Vin/L*Rdson;Se = (Vo-2Vin)/L*Rdson_LS;(占空比<0.5时、Se = 0)

    补偿结果似乎非常合理。

    此致、

    Fergus