【FAQ】 TPS63020：相位裕度改善方法

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【FAQ】 TPS63020：相位裕度改善方法 [复制链接]

Q: TPS63020的相位裕度只能达到30度左右，对此我感到困惑。

请告诉我如何提高相位裕度。

另外，请告诉我需要多少相位裕度。

 

A：一般来讲，对于除了已实现电感器、电容器和电阻器分压器以外的所有功能的转换器，即使有些客户更喜欢45度的裕度，通常30度的裕度也足够了。

通常来讲，当在输出上增加额外电容时，相位裕度应该增加。前馈电容器也可能会增加相位裕度，但这也取决于其他使用的组件。

一般来讲，由于器件在降压、降压-升压和升压模式以及脉冲频率模式下工作，因此测量相位裕度可能也会产生误导。您需要确保组件在整个测量过程中保持相同的模式，尤其是在难以实现的升降压区域中。我认为，一般来讲，一些负载瞬态测量可很好地表明相位裕度。此外，与波特图的小信号结果相比，这在大多数情况下更接近于应用。

您使用了哪些组件进行测试？

 

Q: 我知道即使相位裕度为30度也没有问题。

问题是：

1）我应该在哪里连接前馈电容器？

2）相位裕度的最小值是多少？

  例如，处于20度可以接受吗？

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我的测试内容包括：

原理图配置与数据手册中的图7应用电路相同（Rev. G）。

R1 = 100kohm
R2 = 10kohm + 150ohm
C1 = 10uF x 2
C2 = 10uF x 3
C3 = 0.1uF
L1 = 1.5uH

Vin = 5.4V
Vout = 5.43V

负载1.6A

用FRA5097测量相位裕度，在R1和Vout之间增加75欧姆。

 

A: 请注意数据表中的以下建议：推荐的标称输出电容器为22 F的三倍。

您使用的3倍于10uF的值，这低于建议值，很可能导致最低的相位裕度。

另外，所用的MLCC甚至可能无法达到数据表所述的值。请检查电容器的所谓直流偏置。直流电平下使用时，MLCC的电容松动。例如，如果在5.4V的输出电压下使用6.3V额定电容，则它们的电容值可能下降到20％甚至更低。

有关相位裕度测量的一些更详细的信息：

由于以下原因，需要相位裕度：

1.出现干扰后，控制回路恢复到默认调节值的时间（45度时，负载瞬态响应显示一个下冲一个上冲（反之亦然），且根据调压理论最快达到默认值）。

2.即使组件随时间变化也要保持系统稳定。

第二点更不为人所知，因此有必要深入了解系统，以了解在系统寿命中可使用多少相位裕度。

由于转换器上不同组件的数量很少（集成了所有开关组件），经验表明，这种系统在整个使用寿命中通常足以承受30度的高温。

为区分系统的稳定性是否足够好，请查看系统中最坏情况下的负载瞬态响应。如果可以，且仍对系统要求有一定余量，那么它应该是比相位余量更强大的决策点。通常来讲，小信号干扰在系统中引起的问题要少于大信号干扰。

尤其是当您使用5.4V输入电压和5.43V输出电压测量相位裕度时，TPS63020会从降压模式永久变为升压模式，然后再返回，因为您处于转换器更改模式的区域。因此，在小信号测量期间，信号变化很大，因此测量结果不是很精确。

因此，我认为对于您的系统，测量最坏情况的负载瞬态很重要。最坏的情况可以归结为以下几点：

模式转换边界（降压至升压-升压至降压-升压至升压）

最高和最低VIN（通常最低的VIN更差）

最高的负载瞬态和最快的摆率

最低温度（因为转换器通常在低温下反应更快）