(1)确定开关频率1MHz。
(2)确定交叉频率100KHz ~ 200KHz,暂时取100KHz,后面视情况进行微调。
(3)负载为1欧,3.3V共两个10uF瓷片电容,其他小电容忽略。由此确定Z1在3.2MHz(此频点由电容类型决定,高于开关频率,由板级小电容负责此频段滤波,故不予考虑),P1在8KHz。
(4)按交叉频率处增益为0dB,求出RC。具体公式参考数据手册,求得RC=9.66K,取10K。
(5)由P1确定Z3,然后再由RC算出CC。求得CC为2nF,取2.2nF。
(6)根据系统要求,上电软启动时间取940us,倒数对应的频率为1.06K。
(7)Z2对应的频率应低于1.06K,R1取推荐值40.2K,则计算出Cff大于3.7nF,取4.7nF。
(8)P4所在频率应高于200K,由RC为10K,可得,CROLL应小于80pF。该极点是用于滤除COMPx网络线上的高频干扰。因为我们的PCB走线很短,而且为多层板,耦合干扰会很小,而P4越靠近交叉频率就会导致幅度和相位裕量减少,所以这里仅取22pF。
(9)最终为与其他器件统一,减少BOM种类,RC更换为12.7K,这会导致交叉频率向高频方向有偏移,但仍满足要求。
元芳:大人,经大人一翻演示,元芳豁然开朗!原来电路果真是设计出来的,而非照抄!
狄:嗯,名士谋于未然,止患于前,遇问题时方见优劣。元芳,你且按此参数调整电路,然后再去做一次仿真!
元芳:好!(直奔西厢,顷刻即出)
元芳:大人,按您所算,调整参数后,仿真得到交叉频率112KHz,相位裕量37.1度,增益裕量12dB。满足稳定性要求。
狄:元芳,你按照如上参数重新更换板上器件,测一下实际输出看是否正常。
元芳:好!我马上去!
(盏茶工夫,元芳捧着一份测试结果来找狄大人)
元芳:大人,1.2V电源上的振荡果然不在了,不过,有一个80us间隔的波动,峰值达到35mV,您看这是怎么回事?
狄:嗯,这个波动是由于系统周期性处理事务导致的。因为系统中的DSP和CPLD都是以80us行周期进行运算操作,所以会有周期性的电量需求变化,这会导致电压波动,按芯片要求,低于5%即60mV便可满足系统需求,这里35mV跌落属正常现象。如果可以在后端再加一些1uF小电容进行退耦。
元芳:原来如此。
狄:我们再看之前240mV峰峰的振荡信号已经看不到踪迹,整体纹波已经达到mV级别,单从波形看效果十分良好!
元芳:可这样是否就说明电源足够稳定了呢?
狄:这点比较遗憾,我们暂时只能通过仿真来推断系统具有良好的稳定性!但如果真的要确定其稳定性的话需要切断反馈环路,利用网络分析仪来测量其真实幅频、相频特性。因为我们无此设备,故只能利用仿真推断。如果今后得此设备,你可参照我们的仿真电路来核对我等推断。但往往仿真与计算一致时,实际情况也会与其一致。
元芳:元芳明白了。这个案子如此也算结了,待元芳回去再温习一下,理清来龙去脉,等真正吸收其精髓,它日再遇此难题也定不会手足无措。