專利名稱：一種直流電源補(bǔ)償回路中的參數(shù)選配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流供電電源電路裝置，尤其涉及直流電源補(bǔ)償回路的參數(shù)選配方法。
背景技術(shù)：
目前服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備類產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，成本也要求越來(lái)越低。其中，直流電源成本是這類產(chǎn)品主板及其它板卡上成本組成中非常重要的一部分，故這部分成本的降低將直接關(guān)系到產(chǎn)品整體的成本以及產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。一般來(lái)說(shuō)，在主板上的直流大負(fù)載電源設(shè)計(jì)所采用都是降壓型電路，其電壓調(diào)整模塊(VR，Voltage Regulated)模式一般采用電壓調(diào)整模式，該VR調(diào)整輸出電壓所采用的補(bǔ)償回路大多都是二階或者三階的補(bǔ)償回路。補(bǔ)償回路的設(shè)計(jì)對(duì)于直流電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及滿足電源輸出的動(dòng)態(tài)響應(yīng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，會(huì)直接關(guān)系到直流電源的性能及成本是否具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。如圖1所示，是現(xiàn)有的直流電源電路的補(bǔ)償回路，它通過(guò)輸出回路的輸出電感 Lout和輸出電容Cout (CoutUCout2)引出了數(shù)字反饋電壓，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成模擬反饋電壓，并通過(guò)誤差放大器反饋給一比較器。一般設(shè)計(jì)人員進(jìn)行直流電源補(bǔ)償回路設(shè)計(jì)的時(shí)候，對(duì)于輸出電感Lout參數(shù)的選擇都會(huì)采用理論計(jì)算值或者比理論計(jì)算值偏大的電感值，以求達(dá)到輸出的直流電源電壓紋波更小的目的；對(duì)于輸出電容的選擇也會(huì)盡量采用理論計(jì)算出的總輸出電容值及確定的實(shí)際使用電容的數(shù)量，以求達(dá)到直流電源輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)更好的目的。譬如，圖1所示的補(bǔ)償回路設(shè)計(jì)方案如下Rl = 1. 4K Ω，R2 = 3· 6K Ω，R3 = 59 Ω，Cl = IOnF, C2 = 0. 68nF, C3 = 22nF ；Cout = 1410 μ F, Cout 的直流等效電阻 ESR = 2. 33m Ω ；Lout = 1 μ H，Lout 的直流等效電阻 DCR = 5. 8m Ω。以上補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)存在以下缺點(diǎn)a.對(duì)直流電源輸出電壓測(cè)試脈寬抖動(dòng)的結(jié)果如圖2所示，可看出該脈寬抖動(dòng)較嚴(yán)重，表示輸出響應(yīng)過(guò)于靈敏而極不穩(wěn)定；b.輸出電容Cout的總?cè)萘恐禐?410 μ F，需要有3個(gè)470 μ F的輸出電容并聯(lián)(圖 1中只示意性地給出兩個(gè))；輸出電感Lout需要1 μ H，總體來(lái)看成本非常高。由此可見(jiàn)，以上設(shè)計(jì)所帶來(lái)的系統(tǒng)往往不是成本最優(yōu)且性能最好，甚至是不穩(wěn)定的系統(tǒng)；既增加了產(chǎn)品成本，又沒(méi)有良好的產(chǎn)品質(zhì)量保證。因此，需要針對(duì)現(xiàn)有的直流電源補(bǔ)償回路的設(shè)計(jì)中的上述諸多問(wèn)題加以解決，提供一種補(bǔ)償回路的參數(shù)選配方法，能夠確保直流電源性能良好的前提下降低電路成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種直流電源補(bǔ)償回路中的參數(shù)選配方法，能在確保直流電源性能良好的前提下降低電路成本。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種直流電源補(bǔ)償回路中的參數(shù)選配方法，包括根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標(biāo)和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點(diǎn)估算輸出元件參數(shù)的范圍；將輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點(diǎn)位置調(diào)整在第一零點(diǎn)位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)。進(jìn)一步地，根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標(biāo)和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點(diǎn)估算輸出元件參數(shù)的范圍，具體包括確定直流電源輸出回路的性能指標(biāo)，除包括動(dòng)態(tài)響應(yīng)外，還包括紋波要求及抖動(dòng)要求中的一種或兩種；根據(jù)性能指標(biāo)和所述補(bǔ)償回路中一反饋電阻的電阻值和一反饋電容的電容值產(chǎn)生的第一零點(diǎn)，估算出輸出電感的電感值和輸出電容的電容值范圍。進(jìn)一步地，將輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點(diǎn)位置調(diào)整在第一零點(diǎn)位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)，具體包括將輸出電感和輸出電容所產(chǎn)生的雙極點(diǎn)的位置確定在第一零點(diǎn)位置之后，由此確定輸出電感的電感值和輸出電容的電容值。進(jìn)一步地，該方法還包括根據(jù)調(diào)整的第一零點(diǎn)位置確定補(bǔ)償回路參數(shù)。進(jìn)一步地，根據(jù)調(diào)整的第一零點(diǎn)位置確定所述補(bǔ)償回路參數(shù)，即確定反饋電阻的電阻值和/或反饋電容的電容值。進(jìn)一步地，該方法還包括確定第二零點(diǎn)位置，以調(diào)整帶寬。進(jìn)一步地，確定第二零點(diǎn)位置，以調(diào)整帶寬，具體包括調(diào)整其它反饋電阻的電阻值和/或其它反饋電容的電容值，使得第二零點(diǎn)位置靠近第一零點(diǎn)位置，直至符合帶寬的要求。本發(fā)明針對(duì)直流電源補(bǔ)償回路中基于零、極點(diǎn)先后位置進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)整，并從整體上考慮補(bǔ)償回路以及輸出回路的參數(shù)設(shè)計(jì)，而不是把兩者割裂起來(lái)，即對(duì)輸出回路不必按照最優(yōu)的元件參數(shù)配置進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是將輸出回路與補(bǔ)償回路的補(bǔ)償作用結(jié)合，通過(guò)兩者的協(xié)調(diào)而達(dá)到輸出響應(yīng)性能最優(yōu)，并將成本降至最低。


圖1為現(xiàn)有的直流電源補(bǔ)償回路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用現(xiàn)有的補(bǔ)償回路方案的直流電源輸出電壓脈寬抖動(dòng)測(cè)試結(jié)果；圖3為本發(fā)明的補(bǔ)償回路中的參數(shù)選配方法實(shí)施例的流程圖；圖4是采用本發(fā)明改進(jìn)的補(bǔ)償回路后的直流電源輸出電壓脈寬抖動(dòng)測(cè)試結(jié)果；圖5為采用本發(fā)明改進(jìn)的補(bǔ)償回路后的直流電源輸出動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試結(jié)果。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地闡述。以下例舉的實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制。本發(fā)明提供的直流電源補(bǔ)償回路中的參數(shù)選配方法實(shí)施例，其流程如圖3所示， 包括如下步驟110:根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標(biāo)和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點(diǎn)估算輸出元件參數(shù)范圍；直流電源要求在輸入電壓Vin為5V下輸出回路具有以下輸出性能指標(biāo)輸出電壓Vout = 1. 0V, Imax = 12A ；Vout 紋波要求60mV，抖動(dòng)要求不超過(guò)10%，動(dòng)態(tài)響應(yīng)IOOmV ；根據(jù)直流電源輸出回路的上述輸出性能指標(biāo)和補(bǔ)償回路(請(qǐng)參見(jiàn)圖1)中反饋電阻R2(3. 6K)和反饋電容Cl(IOnF)產(chǎn)生的第一零點(diǎn)，估算出輸出電感Lout的范圍在 (0. 4uH IuH)之間，輸出電容Cout大于460uF。120:將輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點(diǎn)調(diào)整在第一零點(diǎn)位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)；如果LC雙極點(diǎn)的轉(zhuǎn)折頻率在電阻R2和電容Cl產(chǎn)生的第一零點(diǎn)之前，會(huì)使得傳遞函數(shù)(輸出特性/輸入特性)以_60dB的斜率下降，這將導(dǎo)致傳遞函數(shù)的帶寬非常??；因此，需要將輸出電感Lout和輸出電容Cout所產(chǎn)生的雙極點(diǎn)確定在上述第一零點(diǎn)之后，由此選擇合適的輸出元件參數(shù)Lout = 0. 68 μ H，Cout = 470 μ F。130 根據(jù)調(diào)整的第一零點(diǎn)位置確定反饋元件參數(shù)，并確定第二零點(diǎn)位置，以調(diào)整帶寬。由于將Lout、Cout產(chǎn)生的雙極點(diǎn)確定在第一零點(diǎn)之后，有可能需要調(diào)整第一零點(diǎn)的位置，即通過(guò)調(diào)整反饋電阻R2的阻值和/或反饋電容Cl的容值來(lái)調(diào)整第一零點(diǎn)的位置向前移動(dòng)，從而將LC雙極點(diǎn)的轉(zhuǎn)折頻率調(diào)整在第一零點(diǎn)之后；因此電阻R2的阻值或電容 Cl的容值在第一零點(diǎn)位置確定之后才會(huì)確定。確定第二零點(diǎn)的位置靠近雙極點(diǎn)位置，直至符合相應(yīng)的帶寬要求。該第二零點(diǎn)的位置是通過(guò)調(diào)整補(bǔ)償回路中其它反饋電阻的阻值和其它反饋電容的容值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。最終，補(bǔ)償回路整體設(shè)計(jì)如下Rl = 1. 4K, R2 = 3. 6K, R3 = 59 Ω Cl = IOnF, C2 = 0. 68nF, C3 = 22nFCout = 470 μ F, ESR = 7m Ω Lout = 0. 68 μ H如圖4所示，表示了補(bǔ)償回路參數(shù)經(jīng)本發(fā)明的上述方法實(shí)施例進(jìn)行選配后對(duì)輸出電壓脈寬抖動(dòng)測(cè)試的結(jié)果，可看出該脈寬抖動(dòng)大大降低(只局限于兩條虛線范圍內(nèi))，完全符合抖動(dòng)不超過(guò)10%的要求。如圖5所示，表示了補(bǔ)償回路參數(shù)經(jīng)本發(fā)明的上述方法實(shí)施例進(jìn)行選配后對(duì)輸出電壓紋波測(cè)試的結(jié)果，可看出該紋波完全限制在60mV之內(nèi)而符合紋波要求。圖1所示的補(bǔ)償回路參數(shù)經(jīng)本發(fā)明的上述方法實(shí)施例進(jìn)行選配，使得輸出回路的輸出性能既能符合動(dòng)態(tài)響應(yīng)和抖動(dòng)要求，同時(shí)還因?yàn)楸苊饷つ吭龃筝敵鰠?shù)而降低了補(bǔ)償回路的元件成本，從而有效地降低了設(shè)備產(chǎn)品成本。因此本發(fā)明的上述方案在滿足輸出性能要求的前提下對(duì)電路成本上做了優(yōu)化，是一種非常好的方案。以上說(shuō)明僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)力要求書(shū)的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種直流電源補(bǔ)償回路中的參數(shù)選配方法，包括根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標(biāo)和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點(diǎn)估算輸出元件參數(shù)的范圍；將所述輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點(diǎn)位置調(diào)整在第一零點(diǎn)位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標(biāo)和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點(diǎn)估算輸出元件參數(shù)的范圍，具體包括確定所述直流電源輸出回路的性能指標(biāo)，除包括動(dòng)態(tài)響應(yīng)外，還包括紋波要求及抖動(dòng)要求中的一種或兩種；根據(jù)所述性能指標(biāo)和所述補(bǔ)償回路中一反饋電阻的電阻值和一反饋電容的電容值產(chǎn)生的第一零點(diǎn)，估算出輸出電感的電感值和輸出電容的電容值范圍。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，將所述輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點(diǎn)位置調(diào)整在第一零點(diǎn)位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)，具體包括將所述輸出電感和所述輸出電容所產(chǎn)生的雙極點(diǎn)的位置確定在所述第一零點(diǎn)位置之后，由此確定輸出電感的電感值和輸出電容的電容值。
4.按照權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)調(diào)整的第一零點(diǎn)位置確定所述補(bǔ)償回路參數(shù)。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)調(diào)整的第一零點(diǎn)位置確定所述補(bǔ)償回路參數(shù)，即確定所述反饋電阻的電阻值和/或所述反饋電容的電容值。
6.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括 確定第二零點(diǎn)位置，以調(diào)整帶寬。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，確定第二零點(diǎn)位置，以調(diào)整帶寬，具體包括調(diào)整其它反饋電阻的電阻值和/或其它反饋電容的電容值，使得所述第二零點(diǎn)位置靠近所述第一零點(diǎn)位置，直至符合所述帶寬的要求。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種直流電源補(bǔ)償回路的參數(shù)選配方法，包括根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標(biāo)和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點(diǎn)估算輸出元件參數(shù)的范圍；將輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點(diǎn)位置調(diào)整在第一零點(diǎn)位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)。本發(fā)明將輸出回路與補(bǔ)償回路的補(bǔ)償作用結(jié)合，通過(guò)兩者的協(xié)調(diào)而達(dá)到輸出響應(yīng)性能最優(yōu)，并將成本降至最低。
文檔編號(hào)H02M3/158GK102170230SQ20111008513
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者劉洪梅, 宋曉峰, 鞠華方 申請(qǐng)人:浪潮(北京)電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司