数字电源补偿器设计流程解密

在过去数十年中，为了让电源设计日趋完美，电源工程师们进行了长期的努力。在今天的世界，他们正在应对一项全新的挑战：为数字电源设计数字补偿器。很多老旧的控制理论和模拟设计流程在添加了特性之后，依然应用于数字世界。例如，当模拟信号被模拟数字转换器(ADC)离散时，总是会出现固有的抽样误差。此外，处理控制法输出会导致相移。最后，当数字电源控制回路接近Nyquist频率（采样频率的一半）时，就会收到明显的带宽局限影响。系统之中的这些细小变化令模拟理论无法一致地映射到数字世界，导致顽固的模拟电源设计师们难以实现向数字电源设计的转变。

与模拟控制设计流程相似，设计一个数字控制的电源，通常涉及以下步骤：

1) 基于理论上的plant transfer函数，设计一个数字补偿器。

2) 测量回路的频率响应，在这里，值得是数字补偿器、功率级(power stage)（又称为“the plant”）和反馈。

3) 分析系统频率响应。

4) 基于测量得到的响应，修改数字补偿器，以优化数字控制回路的增益余量、相位余量和带宽。

5) 重复步骤2-4，直至电源系统调试完成。

由于 TI 已经简化了其powerSUITE数字电源软件设计工具，设计和调试数字电源控制回路的流程可以通过以下图形描述：

Solution Adapter工具让你可以改写TI数字电源包中已有的代码实例，将其配置为可以运行在你自己定制的数字电源电路板上，使用与TI工具包相同的拓扑结构。图形用户界面(GUI)将引导你完成整个流程：选择需要改写的解决方案、选择与该解决方案相关的选项，并定制这些选项，以令软件解决方案可以应用在你定制的硬件设计之中。

软件频率响应分析仪(SFRA)工具实现了，使用软件进行封闭回路数字控制电源转换器的开放回路增益的测量。这让你可以轻松、便捷地测量电源设计的带宽、增益余量和相位余量。

补偿设计师工具实现了不同样式的补偿器设计，以获得所需的封闭回路性能。将测量得到的功率级或者SFRA工具或者模型化功率级上的plant数据用作解决方案适配工具的一部分，就可以实现上述设计。需要在器件上进行编程的系数将由解决方案适配器生成，可以直接拷贝到代码中。

使用全新的数字电源助推包，学习这些数字电源设计概念，并将其轻松应用。数字电源助推包执行的是一个单一的DC-DC降压转换器功率级，以及一个板上可调式负载（由软件控制）。

审核编辑：郭婷