数字电源UCD92xx输出电压波形的优化 示意图, 电源

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关键字：数字电源   输出电压波形优化  

3 调整最小驱动时间进一步优化输出波形

优化环路后输出电压在软启动阶段变得较为平滑，但会存在一个明显的过冲，需要进行优化。下文通过调整最小占空比宽度来消除该过冲。

3.1 数字电源软启动的kick-start

图12中所示的是数字电源的输出电压软启动示意图。在开始时刻，输出电压有一个快速的上升，称之为“Kick-start”。Kick-start的幅度是根据下面公式计算出的：

Vstart=Vin×DRIVER_MIN_PULSE×Fsw

其中，DRIVER_MIN_PULSE是指UCD92xx发出的最小占空比的宽度，允许用户自行设定。




以图10为例，输出电压Kick-start的幅度约为185mV。其DRIVER_MIN_PULSE设置为50ns，理论计算Kickstart的幅度为：12V×50ns×300KHz=180mV。实际值与理论值基本一致。

3.2 调整最小占空比宽度

将DRIVER_MIN_PULSE由目前的50ns修改为5ns，以验证其对输出电压的过冲有无改善。图13即为输出电压波形，可以观察到过冲已经消失，但在起始时刻，输出电压不再平滑。

分析原因可知，当DRIVER_MIN_PULSE设置为5ns后，虽然UCD9224可以发出宽度为5ns的驱动脉冲，但UCD74120对最小占空比的宽度有要求，5ns的宽度不足以使集成在UCD74120内部的buck上管导通，从而造成了输出电压上升的不平滑。




过小的DRIVER_MIN_PULSE值会使输出电压在起始时刻变得不再平滑；过大的DRIVER_MIN_PULSE的值则会带来正向过冲。因此，需要找到一个平衡点。

逐步增大DRIVER_MIN_PULSE的值，当设置为43ns时，达到了较为理想的平衡点，输出电压的波形如图14所示，输出不再有正向过程，而且在整个软启动阶段输出电压波形都比较平滑。

此时，输出电压Kick-start的幅度约为160mV。其DRIVER_MIN_PULSE为43ns，理论计算Kick-start的幅度为：12V×43ns×300KHz=154.8mV。实际值与理论值基本一致。




4 结论

通过修改AFE的增益值和禁止非线性增益等措施优化软启动对应的环路参数后，可以消除输出电压的“台阶”现象，使波形单调平滑上升。正常运行的环路参数无需改动，保证了其较高的带宽，从而使输出电压的精度和动态响应等指标保持不变。通过优化最小占空比的宽度，可以消除在kick-start之后的正向过程，使输出电压波形单调平滑。

综上两类优化措施，最终可以使输出电压波形在整个软启动阶段单调平滑。