如何降低UCD30xx系列数字电源控制器 DPWM 抖动.pdf

Application Report ZHCA419 – March 2011 如何降低UCD30xx 系列数字电源控制器DPWM 抖动 Sundy Xu China Telecom Application Team 摘 要 UCD30xx 系列数字电源控制器包括 UCD3040、UCD3020 以及UCD3028 ，主要应用在交直变换（AC/DC ）电 源和隔离的直直变换 （DC/DC ）电源上。数字电源和模拟电源原理是一样的，但数字电源所使用的值都是数字量， 是模拟量离散化后的值，所以不可避免的精度会有所损失。观察 UCD30xx 数字脉宽调制（DPWM ）的下降沿，会 发现在电源稳态运行时 DPWM 下降沿有抖动现象（此时示波器用上升沿触发）；而根据环路带宽的不同，DPWM 下降沿抖动范围也会不一样，带宽高抖动就大，带宽低抖动就小。对于大多数应用，这没有任何问题，但如果带宽 要求很高，那么抖动范围就会比较大，严重时会引起变压器噪声超标。本文主要介绍如何利用外加模拟零极点的方 法，在不降低系统带宽的同时降低DPWM 抖动范围。 目 录 1 引言2 2 UCD30xx 数字补偿环路 2 3 UCD30xx 输出反馈零极点 5 4 实验结果 5 5 小结 6 6 参考资料 7 图 图1：DPWM 下降沿抖动波形 2 图2：UCD30xx 补偿器内部结构 3 图3：补偿环路伯特图 4 图4：输出电压采样反馈电路 4 图5：优化后DPWM 下降沿抖动波形 5 图6：优化前后系统实测伯特图 6 1 ZHCA419 1 引言 有两种情况可以引起 DPWM 下降沿抖动范围较大：1、UCD30xx 的供电较差；2 、UCD30xx 数字补 偿器带宽较高。如果UCD30xx 供电不稳，那么DPWM 下降沿抖动大概为 100ns ，除非改善供电，否则无 论如何都减小不了抖动范围。因为大多数应用都使用LDO 给UCD30xx 供电，不存在供电不稳情况，所以 本文主要讨论 UCD30xx 数字补偿环路变化对抖动的影响。图 1 是使用 UCD30xx 做为主控制器的某电源 DPWM 下降沿抖动波形。从图中可以看出，DPWM 下降沿抖动范围大约是 166ns。此电源除了DPWM 抖 动较大引起变压器噪声较大外，其它各种性能都满足要求。UCD30xx 可以灵活的配置零极点，本文主要 介绍如何利用外加模拟零极点结合 UCD30xx 内部零极点的方法，在不改变所需环路带宽的前提下，降低 UCD30xx 输出DPWM 下降沿抖动大小。 图1：DPWM 下降沿抖动波形 2 UCD30xx 数字补偿环路 UCD30xx 系列控制器数字补偿环路是由可配置的硬件补偿环路来实现。硬件补偿环路可以配置成 2 零点 2 极点 （2P2Z ）或者3 零点 3 极点 （3P3Z ）补偿方式。3 零点 3 极点是用 2 零点 2 极点 （对应系数 为：b 、 、 、 、 ）加 1 零点 1 极点 （对应系数为： 、 ）方式来实现。而对