[参考译文] SLVA662 -揭秘使用 OA 和 OTA 实现直流/直流转换器的 II 类和 III 类补偿器(2014年)

您好、Enrico、

感谢您的详细反馈-我们将在下一轮更新列表中添加这些内容。

关于您的问题、我需要花一点时间来了解这些问题、然后再向您介绍这些问题。

谢谢、
Paul

Goedeke 先生

感谢你的答复。 我等待您的反馈。

大家好、Enrico

Goedeke 先生

感谢您对问题的评论。

1.感谢澄清。

2.您建议"关注相位提升量"、我假设4个仿真都是使用开环补偿器(T2+OA、T2+OTA、T3+OA、T3+OA)完成的。 带有 OA 的 II 型将具有净65°的相位提升。 具有 OTA 的 II 型将具有净50°的相位升压。 在闭环系统中、您表示"相位从+90度开始"。 在第5页的图4中、我没有看到带有 OA 的 II 型的+90°起点。 如果是这种情况、那么我不明白 为什么 SLVA662会与美洲国家组织讨论 II 类、如果所有重要的是"升压量"、那么它会具有"净负相位"。 此外，如果是这种情况，美洲国家组织的第二类比具有长期协议的第二类具有更大的增强能力，因此第一类比第二类更好。

3.感谢作出澄清。

对问题(4至12)是否有任何意见？

大家好、Enrico

您好、Enrico、

我会将您的问题传递给作者、并让您知道他说的话。 就你关于排印错误和其他语法更正的笔记而言、我们会记录这些笔记、并在我们能够处理这些笔记时进行处理。

保罗

Goedeke 先生

感谢您的更新。 我期待着对 SW Lee 提出的问题和问题发表更多意见。

大家好、Enrico

Goedeke 先生

2.根据我们到目前为止的交换，我的理解是，如果环路闭合，相位图将从+90°开始，II 型用于 CMC，而 III 型用于 VMC。 如您所述、图4不代表闭环系统。 如果是这种情况、则显示相位图的其他3个图像是开环图像、因此图4为什么不能显示闭环图以实现一致性、以便我们可以比较苹果和苹果、并避免这种明显的差异/不一致？ 如果带有 OA/OTA 的 II 型显示~90°相位升压、如您在上面发布的图像中所示、那么关于"净负相位"的参数是什么？ 最后，如果第二类与美洲国家组织和长期协议的阶段都在+90°开始，那么长期协议的阶段图就相当于美洲国家组织的阶段图。 然后、带有 OTA 和 CMC 的 Type II 选项也应该与8月14日的评论内容不符。 但是、SLVA662并未明确指出、在图6之后、负相位图会引起混淆。

我的理解是应更正 SLVA662、以便图4显示了相位开始为+90°的闭环图像、图6明确地重新启动具有 OTA 的 II 类并不是 CMC 的解决方案。

大家好、Enrico

您好、Enrico、

很抱歉、闭环图与开环图之间存在混淆、感谢您的评论和建议更正。 我们将尽力更新和澄清文档。

同时、您的所有问题是否都得到了解答？

谢谢、
Paul

Goedeke 先生

感谢您提供最新消息。 我想确认您是否同意我对问题2的最新陈述：

"我的理解是应更正 SLVA662、以便图4显示了相位开始为+90°的闭环图像、图6后面的注释明确地用 OTA 重新启动 II 类并不是 CMC 的解决方案。"

此外、我想知道您是否确认了第4点至第12点(尤其是第5点、第7点和第11点)的问题。

大家好、Enrico

您好、Enrico、

为了确保从现在开始正确回答您的问题、我已通知正确的电源转换器团队、以便他们能够解决您在文档中提出的问题、并帮助解决您的技术问题。

保罗

Goedeke 先生

再次感谢您的关注和支持。

大家好、Enrico

Anthony F.、

感谢您提供信息。 以前与 Goedeke 先生的一些交流似乎已经不存在了。 但是、在这个阶段、我似乎开始看到我的逻辑收敛。

问题

图4应显示正相位而不是负相位。 我正尝试就这一点达成一致、因为其他3个图形都在积极的领域中。 使用4个具有正数的相位图可以进行直接比较并避免混淆。 请确认。

图6后面应加上一条注释，说明不能将带有 OTA 的 II 型补偿用于 VMC (VMC 而不是 CMC -正如您所说的正确)。 我还在寻找这方面的协议，因为图6后面没有关于无法将 T2与 OTA 用于 VMC 的注释，这似乎意味着与 OAS 一起使用的 T2是唯一不能与 VMC 一起使用的 T2补偿。 正如您所评论的那样，T2仅用于 CMC，T3用于 VMC。 我希望就这一点作出确认。

问题

5.感谢您的确认。 此外、我忘记了前面提到的公式5没有说明、我认为它应该与公式31的定义完全一样。

感谢您的确认、但请再次注意、fz1应采用等式35、fz2应采用等式34。 我不仅仅说零(34和35)应该列在极点(32和33)之前。 在您同意我对此问题的结论之前、请先参阅问题11。

与 SLVA662第9页的第7期一样、SLVA662第12页的公式49和50应互换、因为这些公式与 SLVA352A 第4页上3A 型补偿极点的公式不一致。

对于方程式49、您指出"C3>>"C1"。 C3是高频电容器、实际上始终是最小的电容器、因此不可能出现这种情况。 因此、<C1. 尽管如此、在 SLVA352A 中、C1会抵消、公式49会降至 FP5。 这也意味着、方程式49应该被分配给 SLVA662中的 FP2 (最高高频极点)。 此时、我很清楚、最高极点由 R2和 C3 (SLVA662)以及 R4和 C6 (SLVA352A)的组合设置。

我同意、等式50显示了 SLVA662中 R1和 R4的并联组合、而 R3=2 0Ω Ω、这相当于 FP5的并联组合、即 R8和 R9的并联组合。 这也意味着等式50应该被分配给 SLVA662中的 FP1 (最低高频极点)。

这应该证明 SLVA352A 具有正确的公式、但 SLVA662没有。

请确认上述所有陈述都是合理的。 我到目前为止所遇到的混乱似乎是由错误的任务和不一致的图解/注释引起的。

大家好、谢谢、Enrico

2.我同意，我认为所有的图都应该显示正相位。 我怀疑这只是仿真设置测量点的差异。 这可能被忽略、因为应用手册中重点讨论的只是相位提升和形状。 我认为作者应该在修订中纠正这一点。

我不确定您对图6的看法。 图4后面的注释是否使您认为在图6后面应该有类似的注释？ 仔细观察图4后面的措辞也让我感到困惑。 我想作者只是想说、对于 II 型补偿、具有电压模式控制的整个环路会产生净负相位。 需要2个零来补偿输出滤波器的双极点。

11.感谢您的更正。 我确实混用了电容器。 但最后、SLVA352a 和 SLVA662中的公式相同、两者都是正确的。 SLVA352a 中的示例仅作了简化。

在许多情况下、我看到、我同意最高极点由 R2和 C3设定(SLVA662)。 但是、有许多补偿方法、而且在某些情况下、OTA III 类补偿的极点肯定更高。 如果是 SLVA622 FP1中给出的示例、则 FP2之前会出现。 请参见下面的。

SLVA622示例：(C1+C3)/(2*PI*R2*C1*C3)= 11.4kHz 时的一个极点。 另一个极点为1/(2*PI()*(R4||R1+R3)*C2 = 2.17kHz。 FP1不在 FP2之前。

SLVA352a 图5示例、即使 COMP 到接地之间没有外部电容、COMP 上也有一些寄生电容、由 COEA 表示、这会增加一个极点。 我将使用15pF 作为一个粗略数字、仅用于计算。 其极点为1/(2 *π 14.3kΩ* 15pF)= 742 kHz。 第二极点为1/(2 *π 10kΩ|| 3.24kΩ* 150pF)= 434kHz。 因此、在本例中、FP2位于 FP1之前。

您好、Enrico、

我是 SLVA662的作者、我想就这个主题发表一些意见。

首先、本应用手册的目的是展示直流/直流应用中极点和零点的正确位置以及各自的作用。

因此、重点应该是根据其控制到输出传输函数(包括 DCM 和 CCM (VMC 以及 CMC)、将哪种类型的补偿器正确地用于不同的系统拓扑。 请注意本应用手册中显示的每种补偿器的相位提升量、这是我的意图。  

此外、II 型补偿器将用于 CMC、无论其是运算放大器还是 OTA。 这是为了在具有-20dB/十倍频增益斜率的穿越频率下获得超过45度的相位裕度、从而实现稳定的系统。 最后、还应存在大于-10dB 的增益裕度。 这些是关键点、而不是侧重于相位的起点。

SLVA662清楚地显示了每个图中极点和零点的正确位置以及各自的作用、这正是我的意图。 我不会看到太多的价值只是交换一些方程式。

谢谢、
李相洙

Anthony F.、

2.我很高兴您同意图4。 °的是所提供的升压大约为50 μ A (即使对于 VMC 来说还不够)。 然而、该图的负数和有关"净负相位"的评论会导致混淆。 Goedeke 先生先前评论 说、图4与其他图(6、8和10)不同、是用于开环电路的、这是主要原因。

我对图6的意思是、在图4后面应该加上一个类似于图4后面的注释、以重申针对 VMC 的 II 类补偿是不够的。 它听起来可能是冗余的、但似乎并不意味着具有 OTA 的 II 类是 VMC 的可能替代方案。

7.我没有看到关于零点方程式(34和35)的评论，这些方程式的问题与关于极点的问题11类似。 请再次查看问题11。

11.在您最近的答复中，您指出："SLVA622示例，一个极点在(C1+C3)/(2*PI*R2*C1*C3)=11.4kHz。 另一个极点为1/(2*PI()*(R4||R1+R3)*C2 = 2.17kHz。 FP1不在 FP2之前。"

您对这两个公式的计算是正确的、并且您正确地表示 FP1位于 FP2之前。 问题是、如果您查看 FP1和 FP2的定义、您会看到 SLVA662将这两个定义反相。 您的 FP1公式(R1||R4 - f (R1、R4、R3、C2))实际上是分配给 FP2的公式、而您的 FP2公式(无并联组合- f (C1、C3、R2))实际上是分配给 FP1的公式。

这是我一直在尝试解释的内容。 PF1应为低高频极点(并联电阻器- f (R1、R4、R3、C2))、FP2应为高频极点(不带并联电阻器- f (C1、C3、R2))。 同样、SLVA352A 中的方程式赋值正确、但 SLVA662中的方程式赋值不正确。

我不会对您的 SLVA352A 示例进行评论、因为该文档中的公式是正确的。 FP4和 PF5的公式正确且顺序正确(在并联电阻器的情况下具有较低的高频、在不并联电阻器的情况下具有较高的高频极点。

大家好、Enrico

SW Lee 先生

我明白这篇文章的意图是什么，我非常感谢你们将它综合在一起。 这对我的薪酬研究大有帮助。 然而，问题是，它有一些不一致和不一致之处，我在上面概述/解释过。 我建议并排绘制 SLVA662和 SLVA352A 的补偿器及其各自的公式。 我这么做了、这就是我发现方程式49、50、34和35的分配存在问题的原因。 请仔细检查练习以了解 SLVA352A 是正确的、但 SLVA662需要交换 FP1 (lo = 2.17kHz)和 FP2 (hi = 11.4kHz)以及 fz1 (lo = 87.4Hz)和 fz2 (hi = 454.6Hz)的分配。 当您将公式并排放置时、会很清楚。 如果您计算极点和零点的位置、您会发现分配中有必要进行一些交换。

大家好、Enrico

您就在 FP1和 FP2上。 我将公式66和68上的计算结果混在一起。 我同意这些定义应该改变以避免混淆。 尤其是因为后面的方程式会发生冲突、导致我将其混在一起。 我认为公式49和公式50中 FP1和 FP2的定义应与公式66和68上的计算结果匹配。 这是我第一次真正查看此文档、因此我可以轻松地将所有公式组合在一起。

方程34和35。 我想这些图片可以重新排列、但我不知道有必要、因为所有图片都清楚地表明了它们的放置顺序。 我相信，SW 正在努力修订该文件，所以我将把这项工作留给他处理。

编辑：更正

Anthony F.、

7、方程式34和35的定义有一个问题、与我在高频极点遇到的问题类似。 必须交换定义。 下零点是放大器前面 RC 网络的函数。 零点越高是分压器上半部分中连接到放大器负输入引脚的元件的函数。 因此、fz1应该是 R2和 C1的函数、而 fz2应该是 R1、R3和 C2的函数。 如果您计算零、我在前一条消息中做了计算、下面的问题11看起来很熟悉。

11.我很高兴我们达成了协议。 但是、我不理解您在"第66页和第68页"中所说的内容。 我假设您是指方程式66和68。 方程49和50的定义必须交换、而不是48和49 (只有高频极点才是问题)。

请向我提供一封电子邮件、以便我可以向您发送 SLVA662文档。 我添加了几条有助于修订本文档的注释。 我想将其发送给您和 SW Lee 以进行 SLVA662更新。

大家好、Enrico

对于您的问题#7、我在应用手册中看不到任何与等式34和35相关的导致冲突的零计算。 图7和图8中的图像也与公式34和35中的定义相匹配。 R1、R3、C2设置 fz1和 C2、C1设置 fz2。 也许我错过了吗？  您可能比我更熟悉此应用手册的详细信息。

是的、我指的是方程、我指的是方程49和50。 感谢您的另一个更正。

您好、Enrico、

补偿器2零(双零点、fz1=fz2)放置在功率级谐振频率上、以抵消实际设计中的 LC 双极点频率。 因此、只有2个零、仅交换 fz1和 fz2并不那么有意义。 此外、 在升压转换器中、第二极点频率并不总是高于第一极点频率、因为放置补偿器的第一极点与功率级的 ESR 零点频率一致、而放置补偿器的第二极点与相同 RHP 零点频率、以便在相补角上获得更好的结果。 它肯定取决于其控制到输出传输功能、包括功率级拓扑。 对于降压转换器、放置 FP1以抵消 ESR-ZERO、该 ESR-ZERO 频率的范围在10kHz 至900kHz 之间有很大的变化、具体取决于输出电容器(MLCC、钽和电解电容器)的类型。 这意味着 FP1可以放置在 FP2 (FP1 < FP2)之前或 FP2 (FP2 < FP1)之后。 因此、使用 Type-III 补偿器、电源工程师应仔细考虑各种系统参数、指定2极和2零的位置。 交换零或极点在这里不是一个点。

谢谢、
李相洙

Anthony F.和 SW Lee、

让我再次解释问题7...

第一个零点 fz1是 C1和 R2的函数、但 SLVA662对 fz2使用该定义。 与 SLVA352A 相比、fz1是 C4和 R4的函数。

第二个零点 fz2是 R1、R2和 C3的函数、但 SLVA662对 fz1使用该定义。 与 SLVA352A 相比、fz2是 R8和 CC 的函数。

如果您看一下线性技术 AN149的第8页、您将看到与 R2和 C1函数的下零相同的定义、而上零与 R1、R3和 C2函数相同。 该定义与 SLVA352A 一致、但与 SLVA662的定义不一致。

如果您计算 fz1、公式34、您将得到454Hz 时的零点。 如果您计算 fz2、公式35、则在87Hz 时将得到零。 这表示 fz1>fz2。

显然、fz1应分配给方程式35、fz2应分配给方程式34。

我建议并排写出公式并对其进行比较、然后用这些值来查看我要指出的内容。 不需要使用这些数字。 直接比较这些公式就足以得出结论。

大家好、Enrico

您好、Enrico、

应用手册 SLVA352A 和 AN149介绍了采用跨导放大器的峰值电流模式控制。 这就是为什么它们按照自己的方式定义零点。 它们只需要一个零点、这通常是在误差放大器的输出端创建的零点。 FB 网络中的值只是一个额外的零点、通常用于增加交叉频率并改善瞬态响应。

对于 SLVA662中的这一点、它用于使用常规运算放大器进行电压模式控制。 在这种情况下，不要求 fz1位于 fz2之前，或 fz2位于 fz1之前。 2个零点通常放置在 LC 双极点处与 SW 所述的频率大致相同的位置。

此致、
Anthony

我再次更正了。 通过仔细观察 AN149、我确实看到他们讨论了电压模式补偿。 不过，我认为如果零的定义是一样的，那是没有关系的。 通常、两个零点都放置在相同的频率下、因此阶数可能会变化。

Anthony F.、

电流或电压模式和/或运算放大器或 OTA 与本次讨论无关。 零点和极点的等式是相同的、它们由相同的 RC 分量产生。

*在第9页的 SLVA662中、如果使用等式34计算 fz1、则在455Hz 时将得到零点。 如果使用等式35计算 fz2、则在87Hz 时将得到零点。 这表示 fz1>fz2。

显然、fz1应分配给方程式35、fz2应分配给方程式34。

*在第4页的 SLVA352A 中、如果计算 fz2和 fz3、则会得到87Hz 和455Hz 的零。

很明显、fz2和 fz3的顺序正确。 fz2与 SLVA662中的等式35匹配、fz3与 SLVA662的等式34匹配、再次确认应交换 SLVA662中的等式34和35。

*在第8页的 AN149中、如果您计算 ωz1 Ω 和 ωz2 Ω、则会得到87Hz 和455Hz 的零。

 ωz1地，ωz2和 的顺序是正确的。  ωz1与 SLVA662中的公式35匹配、ωz2与 SLVA662的公式34匹配、再次确认了 SLVA662中的公式34和35应互换。

最后、SLVA662应列出方程35为前的 fz1、方程34为后的 fz2。 fz1是左零、fz2是右零。 它们的顺序至关重要。 一个应该在谐振频率之前、另一个应该在谐振频率之后。 SLVA662未始终如一地列出零。 SLVA662中的 C1可从14.7nF 更改为2.2nF。 这会将零点从87Hz 移动到583Hz、这意味着零点现在比455Hz 时的另一个零点高。 正如您所说、这种情况可能会发生。 但是、SLVA662情况并非如此、因此应更正零序列以与您选择的 R 和 C 值保持一致。 这意味着零不能相互互换。 如果您在第4页的 SLVA352A 中比较2B 类和3A 类补偿公式、您可以判断这是正确的。 如果从3A 变为2B、您将放弃 fz3、而您将只有 fz2、它是 SLVA662中 C1和 R2的函数、SLVA352A 中的 C4和 R4的函数。

大家好、Enrico

Enrico、

据我了解、SLVA352A 和 AN149的 fz1=87Hz 和 fz2=455、而 SLVA662的定义中的 fz1=455Hz 和 fz2=87Hz。 然而、III 型补偿器仅用于 VMC、而补偿器2零(双零点、fz1=fz2)被放置在功率级谐振频率上、以在升压和降压转换器的实际设计中始终抵消 LC 双极点频率。 因此、换用 fz1和 fz2并不是很有意义、因为名称(fz1和 fz2)和顺序不是这里的重点。

顺便说一下、您能否告诉我、为什么您认为一个零点应该位于谐振频率之前、另一个零点应该位于之后？  请告诉我原因。

关于 C1的值(14.7nF)、如果将 fz1移动到 fz2以抵消谐振频率、则该值应为3nF。 但是、由于公式65和67中已包含 fz1=87.7Hz 和 fz2=456Hz、因此在这种情况下、C1的值(14.7nF)是正确的。

对于 SLVA352A、如果我们从3A 变为2B、我们肯定只有 fz2 (一个零)。 这个 fz2为1/(2*pi*r4*c4)、它与 SLVA662中的 fz1相同、即1/(2*pi*r2*c1)、如等式47所示。 如果您看到 SLVA352A 和 SLVA662的原理图、则定义完全相同。

此致、
李相洙

李先生

将双零点置于系统谐振频率周围、以补偿 LC 输出滤波器导致的-180°相位延迟。

为零选择2.2nF 只是为了说明可以反转零。

关于从3A 补偿到2B 补偿并匹配 fz2的公式，1/(2 * pi*r4*c4)[SLVA352A]等效于1/(2 * pi*r2*c1)[SLVA662]，但这是可以理解的，不是参数。 我从未对方程式47提出异议。 实际上、TIII OTA 示例的公式47和48的顺序正确、我看不到任何问题。 问题在于 TIII OA 示例的等式34和35与47和48的顺序不一致。 VMC 与 CMC 无关。 OA 上方或 OTA 前方的网络是相同的。 SVLA352A 中的 fz2与 SLVA662中的公式35和47相匹配。 重点是、下零由 R4使用 C4 (SLVA352A)或 R2使用 C1 (SLVA662)进行设置。

大家好、Enrico

Enrico、

由于 SLVA352A 涵盖 OTA (而非运算放大器)、因此您应将所有这些公式(在 SLVA352A 中)与使用 OTA 的 III 类补偿器(在 SLVA662中)中的公式进行比较。 只要你谈论 fz1和 fz2的顺序，讨论就会是无止境的。 总之、我计划添加一些注释、以便在 SLVA662的下一次更新中更清楚地说明这一点、现在我们来解决这个问题。 这是否适合您？

此致、
李相洙

李先生

OAS 或 OTA、零点和极点的等式是相同的。 我已证明低零点的等式是同一 RC 网络在3篇不同文章中的函数。 我没有看到 TI 根据 SLVA662中使用的值证明这一点的证据。 如果零与它们的等式可以互换、那么我会同意、但我没有看到这种情况的证据、SLVA662中的值似乎也没有表明这种情况。 为了确信、我需要 TI 从组件的值出发、向后工作以证明 fz1确实是最低的零点。

我相信、一旦根据 SLVA662中选择的组件提供证据、我们就可以结束这一论点。 此外、我想通过电子邮件提交一份红色的 SLVA662、该电子邮件会跟踪我提出的每个要点、因此请提供一封电子邮件、否则我将加载该邮件并为您提供链接。 是否有更正和发布更正后的 SLVA662文档的暂定日期？ 我想获得一份副本供我记录。

大家好、谢谢、Enrico

Enrico、

您仍然缺少这一点。 fz1并不意味着较低的零、而 fz2也意味着较高的零。 一般而言、我们不会将这些术语用于 III 型补偿器。 我们通常说双零点或零对。

这里是一个示例的另一个链接、它显示双零点在一个频率下定义、如公式4所示。 我还附加了以防万一的文件。 所以、这里只有 两个零、名称和顺序并不重要。

但是、您将持续指出一个较低的零点、表示阶数(fz1、然后 是 fz2)。 您如何解释这一点？

此外、您 在 之前的注释中告诉我们、一个零点应位于谐振频率之前、另一个零点应位于之后。 怎么回事？ 还有、是什么呢？

请根据 您的逻辑解释回答我的两个问题、以便进行进一步有意义的讨论。

此致、
李相洙

   e2e.ti.com/.../Type3CompensatorDesign.pdf

李先生

足够公平：让我们讨论一对零和极。 您从 Ametek 附加的文章显示了杂项零和极点。 然而、由于组件的容差、零点和极点将始终分开、因此在实际意义上、不会发生零点和极点、并且频率完全相同。 使用 SLVA662或 SLVA352A 中的任何数字都将证明这一点。

我使用 fz1和 fz2作为"较低"和"较高"零、表示一个的频率比另一个低(无论情况如何：最接近原点的零点自然是 fz1)。  SLVA662中的图7和图10显示了这一点。 如果可以换零、那么应该在文章中添加注释来指示这种可能性。 现在、fz1始终低于 fz2、其定义如图7和10所示。

如果 III 型是 II 型的扩展、我不理解为什么等式7和15 (R2和 C1的两个函数)应该是 II 型补偿的唯一零、但当我们添加另一个零点时、补偿的自然扩展、 使用等式34和48 (R3、R2和 C2的两个函数)、附加零点可以高于或低于另一个零点。 当我查看 SLVA352A 或 AN149 I 时、它们始终如一地列出了低频下的零点作为 R2和 C1的函数、以及最高频率下的零点作为 R3的函数、 R2和 C2、但没有注释、说明可以交换零。 我想我只想说您的话、但是、与 SLVA352A 不一致、其中 fz3位于3A 和3B 类的 fz2之后、其中较低的零点是 R4和 C4的函数、较高的零点是 R8的函数、 R9和 CC、但没有注释说明可以交换零的可能性。

在我介绍 SLVA662时、作为一个侧注、我不理解为什么您的文章仅针对 OTA 示例计算数字、但不会为 OA 示例派生任何组件值。

关于零点的放置、正如我在前面所说的、零点位于输出 LC 滤波器的谐振频率周围、因为产生滤波器的极点会导致急剧的-180°相移。

有趣的是、我刚刚注意到、您的 III 类 OTA 示例选择了1kHz 的超低交叉频率、并将零 fz1设置为87.7Hz、并将 fz2设置为456Hz (我实际上计算了471.4Hz、因此似乎存在键入错误)。 我想知道 LC 频率是多少、通常低于交叉频率、以及在您的示例中、哪种带宽和开关频率是可行的。

大家好、Enrico