ZHCAEM0 October 2024 OPA593
当在电流提升器级的输出端引入 CL = 1μF 的容性负载时,估计第二个极点 fp2 出现在大约 320kHz 处,由方程式 4 确定。该极点处于 UGBW 范围内(经测量处于 549kHz),导致显著的相位滞后并将相位裕度从 79° 降低至 –19.4°,如图 5-2 所示。因此,在闭环配置中驱动 1μF 容性负载时,OPA593 和电流提升器的组合会变得不稳定。
为了稳定外部反馈环路,必须考虑 ZCBO(大约 0.5Ω)和 CL 之间的相互作用产生的大约 320kHz 处的额外极点 fp2。DFC 中的一种常见技术是通过加入补偿电容器 CF 来降低外部环路增益。该电容器可确保外部环路的 UGBW 至少比 fp2 低 1-2 倍频程。保守的指导原则建议将外部环路的 UGBW 设置为比 fp2 低二倍频程,即小于 100kHz,以在多反馈环路补偿方案内保持稳定性。虽然较大的 CF 值可以提高整体 DFC 稳定性,但它们也会显著限制电路的有效带宽,因此会产生设计人员必须根据应用要求仔细评估的权衡。其他主要涉及极点-零点消除的 DFC 方法也可以有效地解决出现在外部反馈环路的 UGBW 上的极点。但是,详细的补偿过程不在本应用手册的讨论范围之内。
根据表 2-2 和方程式 5 中概述的设计要求,目标截止频率 fDFC_CB_BW 被定义为大约 50kHz。为了实现该规格,计算得出的补偿电容器 CF 大约为 455pF。然后选择最接近的标准值 CF ≈ 420pF。如图 5-3 所示,根据开环交流分析,仿真外部反馈环路的 UGBW 测量值为 50.8kHz,相位裕度约为 76°。因此,外部反馈环路预计在闭环运行期间保持稳定,如扰动注入分析所示。
如第 4 节的总结中所述,DFC 技术利用双反馈环路补偿。在图 5-3 中,我们检查了外部反馈环路的交流稳定性。现在,我们可以分析负责高频补偿的内部反馈环路。该内部环路对于确定整体交流环路稳定性至关重要,可简化为 DFC 技术的环路增益。图 5-3 展示了交流环路增益稳定性分析,以下视频详细介绍了补偿方法:高精度实验室系列:运算放大器。
根据图 5-4 中的交流稳定性分析,环路增益的单位带宽增益积测量值为 5.46MHz,相位裕度大约为 58°,表明整个 DFC 环路是稳定的。