输出滤波电解电容对环路性能的影响-综合电源技术-世纪电源网社区

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2013-6-14 12:21:14

10问答币

在线性电源中，以调整单元为PNP（PMOS）为例，内部采用共射接法，负载阻抗和输出容抗的影响在低频程处会出现低频极点，也称为负载极点，符号为P1，内部的误差放大器的输出容抗和基极等效串联电阻形成的较高频点，称为内部极点，符号Pa 。这两个极点往往频率不高，如图6.36(a)所示，使得在单位增益频率以前就已经产生了-180°的相移，相位裕度为0，导致线性电源的系统不稳定。为了保证线性电源不至于在输出变化时产生振荡，要在回路中添加一个零点，通常可利用输出电容自身的等效串联电阻在回路增益中构成一个补偿的零点，如图6.36(b)所示，在单位增益时，减少了负载极点和内部极点造成的负相移，保持系统的相位裕度。
问：（1）输出电容自身的等效串联电阻在回路增益中构成一个补偿的零点，怎么构成的？
（2）这个零点就是传递函数的零点？谢谢

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		2 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-6-14 12:34:15
		产生一个ESR零点1/(2PiR*C)，这个R是电容的串联等效电阻？回复 \| 举报 \|

			3 二手电工二手电工离线 LV6 高级工程师积分：1733 \| 主题：11 \| 帖子：534 访问空间发消息积分:1733 LV6 高级工程师 2013-6-14 15:11:47
			是回复 \| 举报 \|

		4 bridgnsl bridgnsl 离线 LV8 副总工程师积分：4816 \| 主题：17 \| 帖子：2077 访问空间发消息积分:4816 LV8 副总工程师 2013-6-14 15:21:44
		这是哪本书里的？貌似抄袭了本大师的专利！如果是翻译的国办的，那么即使国办，也没有负责到揭示输出为何要有电容的问题。显然对于初学者来说，非常简单的道理，既然输出电容导致了-40db穿越的极点存在，那么最好的办法就是去掉这个电容不就合情合理的把这个问题解决掉了吗？答案是肯定的！因此，连国办都没有给出输出电容存在的必要性问题，那么国人也就只能依葫芦画瓢了。回复 \| 举报 \|

			7 荨麻草荨麻草离线 LV7 版主积分：9952 \| 主题：59 \| 帖子：3436 访问空间发消息积分:9952 版主 2013-6-14 23:29:00
			从稳态的角度考虑，输出电容的确可以拿掉，如大师分析那样；但从瞬态角度考虑，输出电容就不可以拿掉了，因为要考虑负载瞬变（△I）时，电压过冲或下冲（△V），由下式决定： △V≈△I/（2pifc*Cout ）（1）其中，fc为变换器的环路带宽，Cout为输出电容。故输出电容不可少回复 \| 举报 \|

				10 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-6-15 11:49:31
				但是，资料上却说那个输出电容主要作用的提供一个零点，保证环路稳定性！！！回复 \| 举报 \|

					13 yanpm yanpm 离线 LV8 副总工程师积分：3011 \| 主题：23 \| 帖子：1573 访问空间发消息积分:3011 LV8 副总工程师 2013-6-15 12:15:35
					环路稳定性是在小信号的基础上分析的，而小信号分析的基础需要一个稳定的工作点，皮之不存毛将焉附？所以滤波电容的主要作用是和负载构成低通滤波器滤除整流后的脉动电压，使其平滑；而后才是利用其寄生参数ESR提供零点保证转换器在高频扰动时也同样保持稳定。回复 \| 举报 \|

						16 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-6-15 13:32:17
						滤波电容和主要作用是和负载构成低通滤波器，这个滤波电容怎么和负载构成低通滤波器？？负载在滤波电容之前啊！回复 \| 举报 \|

				11 bridgnsl bridgnsl 离线 LV8 副总工程师积分：4816 \| 主题：17 \| 帖子：2077 访问空间发消息积分:4816 LV8 副总工程师 2013-6-15 12:11:22
				负载电容R和Co的极点频频率，不是bode图上的极点频率，这个还是较为复杂的，但极点肯定存在。输出电容的问题就是本大师说过的那样，设置一个较大的电容，大于所以可能的负载电容之和，这就合理了。回复 \| 举报 \|

					14 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-6-15 13:22:07
					你说的负载电容R和Co的极点频率就是相对于负载自身的吧？输出电容为什么要大于所有可能的负载电容之和？？这个小弟没理解，请大师指教。回复 \| 举报 \|

						15 bridgnsl bridgnsl 离线 LV8 副总工程师积分：4816 \| 主题：17 \| 帖子：2077 访问空间发消息积分:4816 LV8 副总工程师 2013-6-15 13:25:18
						就不用考虑所有的负载电容之和了。回复 \| 举报 \|

							17 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-6-15 13:45:44
							你输出电容要大于所有可能的负载电容之和，不是你说的吗？主要是估算一下吧？那输出电容器的容值主要考虑纹波了？谢谢。回复 \| 举报 \|

								20 bridgnsl bridgnsl 离线 LV8 副总工程师积分：4816 \| 主题：17 \| 帖子：2077 访问空间发消息积分:4816 LV8 副总工程师 2013-6-15 21:59:03
								线性电源不是开关电源。esr不会导致波纹 ! 回复 \| 举报 \|

									21 curt curt 离线 LV6 高级工程师积分：695 \| 主题：1 \| 帖子：281 访问空间发消息积分:695 LV6 高级工程师 2013-6-15 22:01:20 倒数10
									一个直流，一个开关频率，有道理回复 \| 举报 \|

							18 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-6-15 14:00:05
							就像英飞凌所欲的LDO，对其输出滤波电容都要求其容值大于某值，且要求其ESR小于某值，在实际中，一般选择钽电容来作为这个滤波电容。还指出，这个输出滤波电容CQ决定了环路的稳定性。 The control loop stability depends on the output capacitor CQ, the load current, the chip temperature and the poles/zeros introduced by the integrated circuit. 回复 \| 举报 \|

								22 bridgnsl bridgnsl 离线 LV8 副总工程师积分：4816 \| 主题：17 \| 帖子：2077 访问空间发消息积分:4816 LV8 副总工程师 2013-6-15 22:04:35 倒数9
								看来迎飞铃的工程师也不懂，ESR 岂能为0？对于电解电容来说ESR*C基部固定，可能坦电容也接近吧！回复 \| 举报 \|

									23 curt curt 离线 LV6 高级工程师积分：695 \| 主题：1 \| 帖子：281 访问空间发消息积分:695 LV6 高级工程师 2013-6-15 22:07:34 倒数8
									那么输出电解电容的ESR趋近于0对电解电容和ESR共同形成的零点到底会有什么影响？钽电容能否有效替代输出滤波电容的位置呢？回复 \| 举报 \|

										24 bridgnsl bridgnsl 离线 LV8 副总工程师积分：4816 \| 主题：17 \| 帖子：2077 访问空间发消息积分:4816 LV8 副总工程师 2013-6-15 22:08:57 倒数7
										电解电容没这个问题。回复 \| 举报 \|

											25 curt curt 离线 LV6 高级工程师积分：695 \| 主题：1 \| 帖子：281 访问空间发消息积分:695 LV6 高级工程师 2013-6-15 22:15:53 倒数6
											输出滤波的电解电容很大时，这个esr是可以做到很小的吧，应该还是有类似的情况吧回复 \| 举报 \|

									26 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-6-17 16:53:17 倒数5
									大师，“对于电解电容来说ESRC基部固定”这个C是电解电容的容值？但是对于铝电解电容的ESR和温度有很大的相关性，在低温时ESR会急剧变大，相比常温下要大约20倍；在高温下ESR急剧变小，约是常温下的1/5， C的变化在10% 范围内，这样的话，很难保证ESRC是常数吧？谢谢！回复 \| 举报 \|

									27 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-6-17 16:55:22 倒数4
									英飞凌的工程师也没有要求ESR几乎为0，就是要求你的输出滤波电解电容的ESR要小于一定值！回复 \| 举报 \|

				19 curt curt 离线 LV6 高级工程师积分：695 \| 主题：1 \| 帖子：281 访问空间发消息积分:695 LV6 高级工程师 2013-6-15 21:18:14
				也就是说Cout越大，输出过冲电压越小；那么稳态的时候拿掉的原因是什么呢？回复 \| 举报 \|

			9 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-6-15 11:43:57
			请问大师的专利是？向大师学习学习！大师说的国办是？是啊，很多资料多没有说明输出为何要有输出滤波电容的问题，只有输出电容对输出电压的影响，但是线性电源IC都对输出滤波电容的容值和ESR有要求。试验过了，将输出电容去掉后，输出电压纹波过大，不能达到手册中指标。请大师多多指教，谢谢！回复 \| 举报 \|

		5 daxia4540827 daxia4540827 离线 LV10 总工程师积分：12370 \| 主题：190 \| 帖子：5707 访问空间发消息积分:12370 LV10 总工程师 2013-6-14 19:57:21
		增加一个零点，带来90度的相位提升。回复 \| 举报 \|

		6 荨麻草荨麻草离线 LV7 版主积分：9952 \| 主题：59 \| 帖子：3436 访问空间发消息积分:9952 版主 2013-6-14 23:18:18
		由Esr和Cout构成的零点，就是线性电源开环传函的零点，这个零点需要落到截止频率以内才能起到补偿作用至于开环传递函数具体的推导，可参考Christophe Basso 著《 SMPS：Spice Simulation And Practical Designs》第一章内容回复 \| 举报 \|

		8 yanpm yanpm 离线 LV8 副总工程师积分：3011 \| 主题：23 \| 帖子：1573 访问空间发消息积分:3011 LV8 副总工程师 2013-6-15 10:22:34
		巧妙的利用ESR来改变穿越频率处的斜率，进而提升相位，这是最具性价比的设计了。不过目前随着电容制造工艺的提升ESR变得越来越小，所以其对应的ESR零点也变大了。然而对于目前广泛应用的电流型控制器来说，因为其拓扑关系本身带来的带宽的限制，穿越频率一般都不能设置太高，假入穿越频率低于ESR零点频率位置，那么ESR带来的小信号收益完全可以忽略，并且还带来高频段的负面影响。回复 \| 举报 \|

			12 bridgnsl bridgnsl 离线 LV8 副总工程师积分：4816 \| 主题：17 \| 帖子：2077 访问空间发消息积分:4816 LV8 副总工程师 2013-6-15 12:13:50
			嗯，的确如此。RC吸收的这个补偿电路，确实效果明显，是常用补偿方法。如果ESR太小，就串联个小电阻嘛！一点不麻烦！回复 \| 举报 \|

				28 alexandrian alexandrian 离线 LV6 高级工程师积分：674 \| 主题：20 \| 帖子：130 访问空间发消息积分:674 LV6 高级工程师 2013-7-25 22:45:55 倒数3
				,还串电阻啊，LLC我们输出电容何其壮观啊（ESR=22MR），再串，纹波想当的吃力。回复 \| 举报 \|

					29 suijianpeng suijianpeng 离线 LV6 高级工程师积分：1753 \| 主题：124 \| 帖子：547 访问空间发消息积分:1753 LV6 高级工程师 2013-7-30 12:35:26 倒数2
					LLC ？回复 \| 举报 \|

		30 cys754346957 cys754346957 离线 LV2 本网技师积分：126 \| 主题：1 \| 帖子：5 访问空间发消息积分:126 LV2 本网技师最新回复 2022-8-12 09:02:36 倒数1
		你好，请教下这是那本书的，能提供下书籍名字哇，不胜感谢！回复 \| 举报 \|