适合电源分配网络应用的预测性能量平衡控制

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适合电源分配网络应用的预测性能量平衡控制

设计如今是所有高速、高性能和低噪声电子电路设计的中心要素。取得最优性能的第一条规则是保持电源分配路径的阻抗幅度小于某个特定值，这个值通常被称为目标阻抗。第二条规则是保持电源分配阻抗在频域尽可能平坦。半导体公司正在试图引入采用非线性控制、多个环路和滞后工作的新稳压器架构来达到这个目的。一个令人感兴趣的拓扑是Cognipower公司自主开发并已获得专利的预测性

什么是PEB？

& C) ^' X1 V8 {/ u2 h' a- S) TPEB控制算法从供需角度控制电压转换器的性能。就像在大多数开关转换器中一样，能量存储在电感中，然后传送到输出端，并由输出端的电容进行平均。存储在电感中的能量为：
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* K8 d2 s6 Q- Z) fPEB控制器根据需求建立要求的供电，并在每个开关周期中使这些等式相等。结果是一种“内存较少”的控制，每个周期都是“从零开始”，因此在单个开关周期内可形成完整的动态响应恢复。输出既没有上冲，也没有下冲。控制器本身就很稳定，因为在控制功能中不需要增加补偿极点。PEB控制计算框图示于图1.

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: u4 R- E) T. X$ H  E图1 PEB控制算法框图

PEB控制可适应多种开关拓扑，包括降压拓扑和反激拓扑，并且可工作在非连续模式和连续模式。
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为什么PEB符合PDN应用要求

$ E6 z' t6 N: h; c" e. ^在PEB控制下的转换器输出阻抗函数基本上是一个与频率无关的电阻，这与PDN应用的目标是一致的。这个固定电阻是电感与电容之比的函数。单周期响应可获得最快可能的恢复时间，这也非常符合PDN应用要求。图2和图3显示了平坦的阻抗曲线，采用的是低功耗、非连续模式的PEB演示板（这个测量结果由Cognipower公司提供，不是为任何特定应用设计的）。


% l  e* g3 o$ l9 q图2：上轨迹（粉红）是输出电压响应，中间轨迹（黄色）是负载电流，下轨迹（绿色）是电感电流。注意，高频没有被滤除，为的是提供不变的控制器响应。
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图3：针对300mΩ输出阻抗调节后的演示板负载阶跃响应。注意，没有上冲或下冲。为了去除纹波得到纯净的波形，对输出电压进行了平均处理。

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