Relación entre la frecuencia de conmutación y la frecuencia de cruce del controlador en convertidores DC-DC

Un suministro de modo de interruptor solo actualiza la salida (interruptor encendido/apagado/ciclo de trabajo) una vez por reloj.

Como el reloj tiene dos flancos, pero solo actualizamos en uno de esos flancos, la velocidad máxima de actualización de salida (y, por lo tanto, el ancho de banda) es, por lo tanto, la mitad de la frecuencia de conmutación (dos actualizaciones para un ciclo completo requieren dos ciclos de reloj de control).

Es el hecho de que actualizamos la salida en función de un reloj (no continuamente) lo que hace que este sea un sistema de datos muestreados.

Como se señaló en la respuesta anterior, este no es un ancho de banda práctico por varias razones, incluido el margen de fase y ganancia. Otro problema es el paso del ruido del interruptor (que puede ser difícil de eliminar).

Una frecuencia de cruce de bucle más típica es 1/5 de la frecuencia de conmutación o menos.

Un sistema de datos muestreados es aquel en el que los datos se muestrean a intervalos discretos, en lugar de ser continuos.

Un sistema continuo es un filtro analógico (compuesto por componentes lineales y quizás amplificadores) y, por lo tanto, la salida representa la entrada modificada por el circuito en todo momento (ignorando el tiempo que tarda la señal en atravesar el filtro).

En un sistema de datos muestreados, solo sabemos cuál es la entrada en un conjunto de instantes dados en el tiempo y no sabemos cuál es la entrada entre esos puntos (es por eso que filtramos la entrada para que solo esté presente una banda conocida de frecuencias). en la entrada, como en la entrada de un ADC).

Una fuente de alimentación conmutada es análoga a un ADC en el sentido de que la salida (del circuito de retroalimentación) se mide solo en puntos específicos en el tiempo y, por lo tanto, nos aseguramos de que el filtrado limite el ancho de banda de esa señal.

Hay componentes internos que ayudan a formar el filtro, así que aquí está la ilustración del LTC1735 (un controlador SMPS de alto rendimiento aunque un poco antiguo); los detalles de las partes analógicas del bucle están documentados en AN76 .

Aquí hay componentes externos (lo cual es útil ya que forman parte del ciclo general).

Aunque los filtros, el amplificador de error y el filtro de salida (del condensador de salida) son analógicos, la decisión de qué hacer solo se puede tomar en el flanco ascendente del reloj, independientemente de lo que haya sucedido entre esos relojes.

Como queremos obtener la mejor respuesta general, limitamos el ancho de banda del bucle para que las muestras se tomen mucho más rápido de lo que el bucle realmente puede cambiar (al igual que hacemos con cualquier ADC).

Al igual que con cualquier ADC, existe un límite de nyquist de < Fmuestra / 2, pero sigue siendo una frecuencia relativamente alta; para obtener la mejor respuesta general, intercambiamos parte de esa respuesta de frecuencia de bucle potencial por una mejor información de bucle (la frecuencia de muestreo es mucho más alta que el ancho de banda de la señal muestreada).

Entonces, un sistema de datos muestreados es uno (como un ADC) que solo mide la entrada real en puntos discretos en el tiempo en lugar de continuamente.