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轉換器穩定性是任何同步降壓轉換器設計的主要要求。確認轉換器穩定性需要我們導出小信號傳遞函數并測量閉環系統的波特圖。可以使用復雜的數學方程嚴格推導出小信號傳遞函數；就理解穩定性要求的性質而言，結果可能非常有見地。但是，推導小信號傳遞函數超出了本文的范圍。

在沒有理論分析的情況下，我們可以使用網絡分析儀來測量波特圖并確認我們的轉換器設計的穩定性。如果操作得當，波特圖結果可能是一種非常有用的快速方法，可幫助我們衡量轉換器的穩定性。

D-CAP 代表“直接跨越輸出電容器”。TI 推出了一系列 D-CAP TM開關模式電源，該電源包含外部 RCC 網絡（R RAMP、C RAMP1和 C RAMP2）或內部紋波注入電路（例如 D-CAP3），從而更易于設計-陶瓷輸出電容器配置（圖 1）。在這篇文章中，我將比較基于不同設置方法的 D-CAP3? 波特圖測量結果，包括紋波注入幅度和小信號注入幅度。為了獲得可靠且有意義的波特圖結果，我們必須執行一些初步步驟。

圖 1：帶有 RCC 網絡同步降壓轉換器的 D-CAP IC

圖 2 顯示了網絡分析儀設備的兩種設置方法：交流注入的輸入端（圖 2a 中的V A）和輸出端（圖 2b 中的V B）處的 VO 引腳。這VO銷是相同的信號作為V ó圖1中的網絡RCC從Bode曲線圖的相位裕量測試定理的，交叉頻率定義為當轉換器環路增益的頻率處于0dB或統一。在此交叉頻率下，轉換器環路增益的相位裕度必須為正，且至少高于 45 度，以減少負載瞬態階躍期間的輸出電壓振鈴。

圖 3 中的結果顯示了兩種設置方法之間的最小差異。但是，通過使用圖 2a 中的結果，我們可以確定轉換器的電感器和輸出電容器值的諧振頻率位置。結果來自 TPS548B22 評估板，其中 V IN =12V、V OUT =1V、F SW = 650kHz、L = 330nH、C OUT = 2 x 470μF + 7 x 100μF 和 I LOAD = 10A 電阻負載。

圖 2：TPS548B22 評估模塊 EVM 上V A (a) 和 V B (b)處VO 引腳的波特圖設置

圖 3：圖 2 所示設置的波特圖結果

我們可能會問 RCC 網絡的大小如何影響 Bode 圖結果。由于這種拓撲的噪聲敏感性，控制器需要一個最小斜坡幅度，以確保轉換器在穩定狀態下正確運行，同時提供最佳負載瞬態響應。圖 4 顯示了 RCC 網絡的 6mV 和 12mV 斜坡幅度之間的比較結果。12mV 斜坡的交叉頻率約為 29kHz，相位裕度為 95 度。6mV 斜坡的交叉頻率約為 102kHz，相位裕度為 117 度。

圖 4：波特圖與 TPS548B22 EVM 上不同斜坡值的比較

從圖 4 中可以看出，RCC 斜坡幅度會影響交叉頻率和相位裕度。

在 D-CAP 3 控制模式下進行波特圖測量時，我們可能會遇到的另一個問題是測量時交流注入幅度范圍需要是什么——并且必須是一個不會影響轉換器環路增益結果的范圍。圖 5 顯示了 2.5mV 和 10mV 交流注入信號的比較結果。一個好的推薦值是將此交流注入幅度保持在 10mV 或更小。

圖 5：波特圖與不同交流注入幅度的比較

為了獲得良好的波特圖結果，我們必須注意設置并采取一些預防措施以減少測量中的錯誤。一些基本建議是：

· 在進行測量之前，校準網絡分析儀或進行 0dB 測量，以確保在感興趣的頻率范圍內平坦增益和零相位。

· 使用控制器的模擬地作為波德圖探針的參考。請參見圖 6 中的示例比較。

· 使探頭遠離電感器，以避免將電感器磁場信號耦合到交流注入幅度上。

· 如果可能，請在負載連接處使用電阻功耗，而不是電子電流源模式。

圖 6：具有不同接地探針連接位置的客戶板上的波特圖比較

波特圖測量結果使我們能夠快速衡量轉換器的穩定性，而不是推導出轉換器的小信號傳遞函數。在 D-CAP3 控制模式設置中，無論 VO 引腳位于交流注入的輸入位置還是輸出位置，相位裕度測試定理都會給出相同的結果。要獲得值得信賴的波德圖結果，讓我們對系統充滿信心，請采取一些預防性設置步驟以最大程度地減少錯誤。