不同的缩放模式的数字控制环路特性曲线实测

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前述文章,灵活的缩放模式改善数字电源环路特性曲线 ,我们讨论过了Power Smart DCLD提供了多种缩放模式,以满足不同精度的要求,本文通过一些基本测试来分析不同缩放模式对环路曲线的影响。

.单位移缩放模式的Bode图测量

Bode100进行合适校准后,开始测量数字补偿器的在不同缩放模式下的计算调用时间,并且测试相应的环路bode图。

图1 单位移模式缩放方式

这是第一种缩放方式,可以看到所有系数都是用同一个移位系数-3,可以看到其中两个系数A2,A3的误差较大报警,但是我们将这个代码烧进去,做相应的测试。

图2 单位移缩放模式时的补偿器计算时间

通过上图测试出补偿器的计算时间,CH1PWM1H的波形,CH2高电平为补偿器计算时间,可知目前配置下,此种位移模式的计算时间为640nS

图3 单位移缩放模式时的环路bode图

单位移模式下的开环特性曲线为如图3所示,穿越频率27.8k,相位裕量57.6C,增益裕量为9.19db

二.单位移带输出因子缩放的模式Bode图的测量

图4 单位移带输出因子缩放方式

从上图4设置中,我们可知A3系数误差依然较大,因此黄色报警,我们烧入这个代码检查其波形。

图5 单位移带输出因子缩放模式时的补偿器计算时间

通过上图测试出补偿器的计算时间,CH1PWM1H的波形,CH2高电平为补偿器计算时间,可知目前配置下,此种位移模式的计算时间为700nS。说明此种方式的计算时间变大,精度相应变高。

图6 单位移带输出因子缩放模式时的环路bode图

单位移模式带输出因子缩放的开环特性曲线为如图6所示,穿越频率27.8k,相位裕量57.8C,增益裕量为9.23db。由图6可以看出,中频及高频段的特性基本没有变化,但是低频段的增益和相位相比第一种缩放方式作为的背景曲线,都有了较大幅度提升,对于电源闭环稳态响应有较大帮助。

.双位移缩放模式的Bode图测量

图7 双位移缩放模式方式

从图7的双位移缩放模式来看,所有系数误差都比较小,没有报警,且根据双移位模式,AB系数采用不同的缩放系数,尽可能地提升了Q15计算精度。

图8 双位移缩放模式方式的补偿器计算时间

当采用双移位模式时,数字补偿器计算时间为620nS。这个计算时间和第一种单位移方式相比并没有太大变化。

图9 双位移缩放模式方式时的环路Bode图

双移位方式相比背景的第一种移位方式有了更进一步的低频增益和相位提升,中频段和高频段没有太大变化,这种方式同样对闭环稳态性能有较大帮助。

四.快速浮点缩放方式的Bode图测量

图10 快速浮点系数缩放方式

当采用快速浮点系数缩放方式时,通过图10可知,每一个AB系数都使用了独立的缩放系数,最大限度地去提升系数计算精度。

图11 快速浮点系数缩放方式的数字补偿器计算时间

通过快速浮点系数缩放方式时,计算补偿器的时间明显加大,目前配置方式下测量值为820nS

图12 快速浮点系数缩放方式的环路Bode图

从图12可知,测试得到的环路Bode图中,低频的相位和增益相比前面三种缩放方式,曲线变得更高了,这对于电源低频的特性及稳态性能来说是很有帮助的,中频段和高频段环路特性变化不大。

结论,数字补偿器的不同系数缩放方式对低频相位和增益特性有较大影响,对闭环稳态性能有较大帮助。

参考文档:PowerSmart DCLD User Guide

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