FAE博士信箱：为啥要用反馈回路？

11月 19, 2009

FAE博士：

你好！我注意到你们的许多竞争对手在参考设计中都没有使用反馈回路，而你们某些器件也没有反馈回路 (例如微型0.6A 6MHz FAN5361稳压器 http://www.fairchildsemi.com/pf/FA/FAN5361.html) 。但是另外一些器件，如全新4A集成式稳压器FAN21SV04 (http://www.fairchildsemi.com/pf/FA/FAN21SV04.html) 却使用了外部反馈回路。我想知道这是为什么呢？如果可以选择的话，我可不想在外部部件和复杂的电路分析方面浪费时间。所以如果你们不生产带有反馈回路的器件，我的生活就幸福多了。    —  郝马凡

郝马凡先生：

如果你只是想过所谓的幸福生活，你大可以将我们的器件连接到一个运作良好的负载上，使用运作良好的电源， 而我们就卖给你一堆采用华丽封装的昂贵电阻，大赚一笔。(笑)

言归正传，大多数提供稳定输出的器件都带有反馈回路，用作控制和提升稳定性。而某些时候，这一反馈回路会埋藏在器件内部…….这样，我们便会设计一个控制回路，以确保在客户的任何电路中都运作良好。即使一个简单如低压降 (LDO) 稳压器的器件，也具有一个来自输出的反馈回路，以控制信道晶体管的传导。而这正是负载运作不佳、电路板布局不良或旁路电容器选择不当时，输出能够极少发生振荡的原因所在。在反馈回路中，我们总是试图平衡响应的突出性 (稳压器会响应负载变化的速度)，在温度变化、器件变更、最差电路和器件影响的情况下保持稳定性。不过，这也会带来了某些人感觉不良的波特图 (Bode plot)、相位/增益裕量。

因此，如果你在设计中使用FAN21SV04这样的器件，并用到外部反馈回路组件，我们就是为你提供了这种服务：让你可以调整反馈补偿以满足设计的瞬变要求。这样说，我希望你会同意我们的见解：加入反馈回路将使你的生活变得更加幸福。

不好意思，我有约，得出门了……

FAE博士信箱：电源控制器的电压前馈功能

11月 5, 2009

“FAE博士，你们许多电源控制器都具有电压前馈功能，请解释一下它的优点好吗？”–    布晓德

布晓德：
谢谢您的提问。

我的智商高达181，解释电压前馈的优势当然没问题了。而且，我还知道你接下来要问什幺，所以我将会详细说明……

今天早上，我在咖啡店一边喝着热咖啡，一边阅读Kreck 和Lück撰写的一篇关于Novikov猜想 (几何和代数) 的评论，其中有这幺一段：

最后，我们要提出任意整数n定理16.2的证明。我们的想法是采用归纳法，如果f是 Tⁿ X P 上的一个微分同胚 (diffeomorphism)，而P是一个连通流形，那幺同样的命题在 N^n-1 X P上也成立。

我的想法可用Erickson 和Maksimovich在 《功率电子基础》(Fundamentals of Power Electronics)中给出的一个转换函数更清楚地表达出来：

从这个公式可以清楚地看出，输入电压不是变量，即这里包含了一个假设：输入电压不变。增加输入电压变量将使转换关系变得很复杂。

“可是，博士，我觉得你这个解释不太好懂呢。”
-    布晓德

布晓德：
那好吧，我就不用这个简单明了的公式了。DC-DC转换器的控制回路是这样运作的，对输出电压进行采样，并调节电源系统的脉冲宽度调制 (PWM)；而控制回路的作用则是：如果输出电压改变，那幺我们就调节电源来抵消这种变化，从而保持输出电压的稳定。

然而，如果输入电压有变化，电源也必须响应这种变化。我们可以等待输入电压变化的影响在电源输出端出现，然后采取措施。但若能采用某种直接的且不增加反馈回路复杂性的控制方法来监视输入电压，并立即调节PWM，不必等到输出电压出现变化，那岂不是更好？

这正是电压前馈技术的优势所在。

我们的方法是让输入电压直接调制PWM脉冲上升沿的坡度。输入电压增加，上升沿坡度也增加，更快地与反馈信号交叉，从而缩短输出控制脉冲。这样你明白吗？因此，增加输入电压将会减小PWM控制信号偏离到输出电压控制回路之外。

好了，不好意思，我现在想打个打盹了……