【实例】高、低、常温下小信号调试

菜鸟第一次发技术贴，潜水半年多了。

全桥DC-DC VIN 36-72V,VO=48V 满载8A，1/2砖。

问题：常温下小信号测试显示相位裕度和增益裕度良好，但是低温（-40）下增益裕度很差。不知道为什么差别这么大。

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林间小道

LV.3

2011-10-17 10:46

这个就是它的闭环补偿电路。典型2型的，一个零点加一个极点。

林间小道

LV.3

2011-10-17 10:53

@林间小道

[图片] 这个就是它的闭环补偿电路。典型2型的，一个零点加一个极点。

在插入25度和-40度下面频谱分析仪扫描出来的DODE图

ta=25:

TA=-40

林间小道

LV.3

2011-10-17 11:03

也没有人来讨论一下啊，我只是把我的调试过程贴出来，和大家分享一下我的调试过程。理论上许多我都感觉说不通，希望大神给解释解释，错误的地方欢迎指出来，一起学习。

林间小道

LV.3

2011-10-17 11:19

现在问题就是低温下增益裕度不够，72V输入时的相位裕度也不够。我开始的想发就是把常温下的增益裕度改到35dB以上，那样在-40度一下可能就够了。补偿电路中C50和R48构成一个极点，C55和R48构成零点。改变它们的位置就可以改变带宽，穿越频率。我们工程上要求穿越FCO=1/4-1/5开关频率，我这个项目中开关频率是250K，从3贴中的图里可以看出常温下穿越频率好低，相反低温下到还很正常。

林间小道

LV.3

2011-10-17 11:39

@林间小道

R=4.02K时，常温下增益到35dB了。

降到-40度一下失望了，基本没什么变化，还是不够。

这里我还有个问题搞不明白，加大R12增益为什么会变大呢？增益G=C50,C55,R48的总阻抗/R12,应该是增益变小才对啊？（求解释）我推测是穿越频率低了，只有2K，相比低温下50K此时电容的阻抗变大了才导致这个增益变大？（可能理解不对）

林间小道

LV.3

2011-10-17 11:40

@林间小道

R=4.02K时，常温下增益到35dB了。[图片] 降到-40度一下失望了，基本没什么变化，还是不够。[图片] 这里我还有个问题搞不明白，加大R12增益为什么会变大呢？增益G=C50,C55,R48的总阻抗/R12,应该是增益变小才对啊？（求解释）我推测是穿越频率低了，只有2K，相比低温下50K此时电容的阻抗变大了才导致这个增益变大？（可能理解不对）

等解释，求观望！该吃饭了，下午继续。。。

林间小道

LV.3

2011-10-17 13:18

@林间小道

唉第一次发帖都没人来顶一下。。。。

后来做了很多对比，C55 C50 R48的值改了又改。常温高温（85度）都很好。低温就是不行。这时候想到了测试板板上的电解电容，输入220UF,输出330UF，查了它们手册发现人家工作温度就是-55-105完全木有问题啊。于是又换了几家厂商的电解电容，结果依然不理想。

林间小道

LV.3

2011-10-17 13:37

@林间小道

唉第一次发帖都没人来顶一下。。。。后来做了很多对比，C55C50R48的值改了又改。常温高温（85度）都很好。低温就是不行。这时候想到了测试板板上的电解电容，输入220UF,输出330UF，查了它们手册发现人家工作温度就是-55-105完全木有问题啊。于是又换了几家厂商的电解电容，结果依然不理想。[图片]

总的增益=LC增益+采样电路增益+运放增益。既然低温下运放补偿电路已经调不动了，采样电路在低温下也不会有什么变化，那肯定是LC增益这个出问题了。所以我突然想到把测试板电解电容换掉，换成陶瓷的电容，用了之后发现OK了,而且曲线还很平滑：

林间小道

LV.3

2011-10-17 13:43

@林间小道

总的增益=LC增益+采样电路增益+运放增益。既然低温下运放补偿电路已经调不动了，采样电路在低温下也不会有什么变化，那肯定是LC增益这个出问题了。所以我突然想到把测试板电解电容换掉，换成陶瓷的电容，用了之后发现OK了,而且曲线还很平滑：[图片]

经过很多对比测试，最终测试板上用2.2UF*45陶瓷容+220UF的电解效果很好，高低常温的小信号都符合设计要求。小信号测试表现的是模块的稳态性能，它和动态是相对的。所以目前模块的纹波比以前小了很多，动态响应就差了一些。所以又把极点的位置往后拉了一些，把带宽加大了，这样动态好多了。PK-PK值大约在400-700MV之间。

林间小道

LV.3

2011-10-17 13:46

@林间小道

总结：①电解电容ESR本来就比较大，低温下可能更大，导致LC开环增益中转折频率变小，在BODE图中表现为穿越频率变小，带宽变小。由于陶瓷电容是固态电容，在低温下比电解电容更稳定，所以没那么明显。②动态比以前差了许多，所以我们又适当把补偿器中的零点往后调了一些，以增加带宽，适当改善动态。③目前2.2UF/100V 陶瓷电容多达45个，也无法找到更大值和耐压的陶瓷电容，会给以后测试带来很多麻烦。所以下一步工作应该适当减小陶瓷容的个数。 ④分析为什么测试板电容影响如此大，从模块PCB的布板中也能找到一些原因。模块本身也有10个2.2UF的陶瓷容，但是输出电感太靠近输出PIN脚，导致这些陶瓷容基本没发挥出该有的作用。这个问题值得注意,不过由于器件大小等原因,很无奈的只能这样布板。

涅槃

LV.1

2011-10-17 14:35

@林间小道

总结：①电解电容ESR本来就比较大，低温下可能更大，导致LC开环增益中转折频率变小，在BODE图中表现为穿越频率变小，带宽变小。由于陶瓷电容是固态电容，在低温下比电解电容更稳定，所以没那么明显。②动态比以前差了许多，所以我们又适当把补偿器中的零点往后调了一些，以增加带宽，适当改善动态。③目前2.2UF/100V陶瓷电容多达45个，也无法找到更大值和耐压的陶瓷电容，会给以后测试带来很多麻烦。所以下一步工作应该适当减小陶瓷容的个数。④分析为什么测试板电容影响如此大，从模块PCB的布板中也能找到一些原因。模块本身也有10个2.2UF的陶瓷容，但是输出电感太靠近输出PIN脚，导致这些陶瓷容基本没发挥出该有的作用。这个问题值得注意,不过由于器件大小等原因,很无奈的只能这样布板。

我来顶一下！电解电容在低温下的ESR变化很大，不过你的设计可能也有问题，不然怎么会对温度这么敏感