專利名稱：一種直流電源補償回路中的參數(shù)選配方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直流供電電源電路裝置，尤其涉及直流電源補償回路的參數(shù)選配方法。
背景技術：
目前服務器和存儲設備類產(chǎn)品的競爭越來越激烈，成本也要求越來越低。其中，直流電源成本是這類產(chǎn)品主板及其它板卡上成本組成中非常重要的一部分，故這部分成本的降低將直接關系到產(chǎn)品整體的成本以及產(chǎn)品的競爭力。一般來說，在主板上的直流大負載電源設計所采用都是降壓型電路，其電壓調整模塊(VR，Voltage Regulated)模式一般采用電壓調整模式，該VR調整輸出電壓所采用的補償回路大多都是二階或者三階的補償回路。補償回路的設計對于直流電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及滿足電源輸出的動態(tài)響應來說至關重要，會直接關系到直流電源的性能及成本是否具有競爭優(yōu)勢。如圖1所示，是現(xiàn)有的直流電源電路的補償回路，它通過輸出回路的輸出電感 Lout和輸出電容Cout (CoutUCout2)引出了數(shù)字反饋電壓，經(jīng)數(shù)模轉換器D/A轉換成模擬反饋電壓，并通過誤差放大器反饋給一比較器。一般設計人員進行直流電源補償回路設計的時候，對于輸出電感Lout參數(shù)的選擇都會采用理論計算值或者比理論計算值偏大的電感值，以求達到輸出的直流電源電壓紋波更小的目的；對于輸出電容的選擇也會盡量采用理論計算出的總輸出電容值及確定的實際使用電容的數(shù)量，以求達到直流電源輸出動態(tài)響應更好的目的。譬如，圖1所示的補償回路設計方案如下Rl = 1. 4K Ω，R2 = 3· 6K Ω，R3 = 59 Ω，Cl = IOnF, C2 = 0. 68nF, C3 = 22nF ；Cout = 1410 μ F, Cout 的直流等效電阻 ESR = 2. 33m Ω ；Lout = 1 μ H，Lout 的直流等效電阻 DCR = 5. 8m Ω。以上補償電路的設計存在以下缺點a.對直流電源輸出電壓測試脈寬抖動的結果如圖2所示，可看出該脈寬抖動較嚴重，表示輸出響應過于靈敏而極不穩(wěn)定；b.輸出電容Cout的總容量值為1410 μ F，需要有3個470 μ F的輸出電容并聯(lián)(圖 1中只示意性地給出兩個)；輸出電感Lout需要1 μ H，總體來看成本非常高。由此可見，以上設計所帶來的系統(tǒng)往往不是成本最優(yōu)且性能最好，甚至是不穩(wěn)定的系統(tǒng)；既增加了產(chǎn)品成本，又沒有良好的產(chǎn)品質量保證。因此，需要針對現(xiàn)有的直流電源補償回路的設計中的上述諸多問題加以解決，提供一種補償回路的參數(shù)選配方法，能夠確保直流電源性能良好的前提下降低電路成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種直流電源補償回路中的參數(shù)選配方法，能在確保直流電源性能良好的前提下降低電路成本。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種直流電源補償回路中的參數(shù)選配方法，包括根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點估算輸出元件參數(shù)的范圍；將輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點位置調整在第一零點位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)。進一步地，根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點估算輸出元件參數(shù)的范圍，具體包括確定直流電源輸出回路的性能指標，除包括動態(tài)響應外，還包括紋波要求及抖動要求中的一種或兩種；根據(jù)性能指標和所述補償回路中一反饋電阻的電阻值和一反饋電容的電容值產(chǎn)生的第一零點，估算出輸出電感的電感值和輸出電容的電容值范圍。進一步地，將輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點位置調整在第一零點位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)，具體包括將輸出電感和輸出電容所產(chǎn)生的雙極點的位置確定在第一零點位置之后，由此確定輸出電感的電感值和輸出電容的電容值。進一步地，該方法還包括根據(jù)調整的第一零點位置確定補償回路參數(shù)。進一步地，根據(jù)調整的第一零點位置確定所述補償回路參數(shù)，即確定反饋電阻的電阻值和/或反饋電容的電容值。進一步地，該方法還包括確定第二零點位置，以調整帶寬。進一步地，確定第二零點位置，以調整帶寬，具體包括調整其它反饋電阻的電阻值和/或其它反饋電容的電容值，使得第二零點位置靠近第一零點位置，直至符合帶寬的要求。本發(fā)明針對直流電源補償回路中基于零、極點先后位置進行補償調整，并從整體上考慮補償回路以及輸出回路的參數(shù)設計，而不是把兩者割裂起來，即對輸出回路不必按照最優(yōu)的元件參數(shù)配置進行設計，而是將輸出回路與補償回路的補償作用結合，通過兩者的協(xié)調而達到輸出響應性能最優(yōu)，并將成本降至最低。


圖1為現(xiàn)有的直流電源補償回路結構示意圖；圖2為采用現(xiàn)有的補償回路方案的直流電源輸出電壓脈寬抖動測試結果；圖3為本發(fā)明的補償回路中的參數(shù)選配方法實施例的流程圖；圖4是采用本發(fā)明改進的補償回路后的直流電源輸出電壓脈寬抖動測試結果；圖5為采用本發(fā)明改進的補償回路后的直流電源輸出動態(tài)響應測試結果。
具體實施例方式以下結合附圖和優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細地闡述。以下例舉的實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，而不構成對本發(fā)明技術方案的限制。本發(fā)明提供的直流電源補償回路中的參數(shù)選配方法實施例，其流程如圖3所示， 包括如下步驟110:根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點估算輸出元件參數(shù)范圍；直流電源要求在輸入電壓Vin為5V下輸出回路具有以下輸出性能指標輸出電壓Vout = 1. 0V, Imax = 12A ；Vout 紋波要求60mV，抖動要求不超過10%，動態(tài)響應IOOmV ；根據(jù)直流電源輸出回路的上述輸出性能指標和補償回路(請參見圖1)中反饋電阻R2(3. 6K)和反饋電容Cl(IOnF)產(chǎn)生的第一零點，估算出輸出電感Lout的范圍在 (0. 4uH IuH)之間，輸出電容Cout大于460uF。120:將輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點調整在第一零點位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)；如果LC雙極點的轉折頻率在電阻R2和電容Cl產(chǎn)生的第一零點之前，會使得傳遞函數(shù)(輸出特性/輸入特性)以_60dB的斜率下降，這將導致傳遞函數(shù)的帶寬非常小；因此，需要將輸出電感Lout和輸出電容Cout所產(chǎn)生的雙極點確定在上述第一零點之后，由此選擇合適的輸出元件參數(shù)Lout = 0. 68 μ H，Cout = 470 μ F。130 根據(jù)調整的第一零點位置確定反饋元件參數(shù)，并確定第二零點位置，以調整帶寬。由于將Lout、Cout產(chǎn)生的雙極點確定在第一零點之后，有可能需要調整第一零點的位置，即通過調整反饋電阻R2的阻值和/或反饋電容Cl的容值來調整第一零點的位置向前移動，從而將LC雙極點的轉折頻率調整在第一零點之后；因此電阻R2的阻值或電容 Cl的容值在第一零點位置確定之后才會確定。確定第二零點的位置靠近雙極點位置，直至符合相應的帶寬要求。該第二零點的位置是通過調整補償回路中其它反饋電阻的阻值和其它反饋電容的容值來實現(xiàn)的。最終，補償回路整體設計如下Rl = 1. 4K, R2 = 3. 6K, R3 = 59 Ω Cl = IOnF, C2 = 0. 68nF, C3 = 22nFCout = 470 μ F, ESR = 7m Ω Lout = 0. 68 μ H如圖4所示，表示了補償回路參數(shù)經(jīng)本發(fā)明的上述方法實施例進行選配后對輸出電壓脈寬抖動測試的結果，可看出該脈寬抖動大大降低(只局限于兩條虛線范圍內(nèi))，完全符合抖動不超過10%的要求。如圖5所示，表示了補償回路參數(shù)經(jīng)本發(fā)明的上述方法實施例進行選配后對輸出電壓紋波測試的結果，可看出該紋波完全限制在60mV之內(nèi)而符合紋波要求。圖1所示的補償回路參數(shù)經(jīng)本發(fā)明的上述方法實施例進行選配，使得輸出回路的輸出性能既能符合動態(tài)響應和抖動要求，同時還因為避免盲目增大輸出參數(shù)而降低了補償回路的元件成本，從而有效地降低了設備產(chǎn)品成本。因此本發(fā)明的上述方案在滿足輸出性能要求的前提下對電路成本上做了優(yōu)化，是一種非常好的方案。以上說明僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權力要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種直流電源補償回路中的參數(shù)選配方法，包括根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點估算輸出元件參數(shù)的范圍；將所述輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點位置調整在第一零點位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點估算輸出元件參數(shù)的范圍，具體包括確定所述直流電源輸出回路的性能指標，除包括動態(tài)響應外，還包括紋波要求及抖動要求中的一種或兩種；根據(jù)所述性能指標和所述補償回路中一反饋電阻的電阻值和一反饋電容的電容值產(chǎn)生的第一零點，估算出輸出電感的電感值和輸出電容的電容值范圍。
3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于，將所述輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點位置調整在第一零點位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)，具體包括將所述輸出電感和所述輸出電容所產(chǎn)生的雙極點的位置確定在所述第一零點位置之后，由此確定輸出電感的電感值和輸出電容的電容值。
4.按照權利要求2或3所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)調整的第一零點位置確定所述補償回路參數(shù)。
5.按照權利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)調整的第一零點位置確定所述補償回路參數(shù)，即確定所述反饋電阻的電阻值和/或所述反饋電容的電容值。
6.按照權利要求4所述的方法，其特征在于，還包括 確定第二零點位置，以調整帶寬。
7.按照權利要求6所述的方法，其特征在于，確定第二零點位置，以調整帶寬，具體包括調整其它反饋電阻的電阻值和/或其它反饋電容的電容值，使得所述第二零點位置靠近所述第一零點位置，直至符合所述帶寬的要求。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種直流電源補償回路的參數(shù)選配方法，包括根據(jù)直流電源輸出回路的性能指標和反饋元件參數(shù)產(chǎn)生的第一零點估算輸出元件參數(shù)的范圍；將輸出元件參數(shù)產(chǎn)生的極點位置調整在第一零點位置之后，據(jù)此確定輸出元件參數(shù)。本發(fā)明將輸出回路與補償回路的補償作用結合，通過兩者的協(xié)調而達到輸出響應性能最優(yōu)，并將成本降至最低。
文檔編號H02M3/158GK102170230SQ20111008513
公開日2011年8月31日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權日2011年4月6日
發(fā)明者劉洪梅, 宋曉峰, 鞠華方 申請人:浪潮(北京)電子信息產(chǎn)業(yè)有限公司