Relación entre la frecuencia de conmutación y la frecuencia de cruce del controlador en buck SMPS

Contexto: ajuste del lazo de control de un SMPS buck. Específicamente, tengo en mente un circuito basado en TI TPS40200, pero creo que esto se aplica al diseño de SMPS en general.

Citando de la red de compensación Tipo 2 :

El Sr. Maniktala sugiere que la función de transferencia de ganancia de bucle del conmutador cruce el punto de 0 dB en aproximadamente 1/6 de la frecuencia de conmutación, con una pendiente de -1.

Escuché esto antes de otro ingeniero, pero no tuve la oportunidad de preguntar por qué. ¿Cuál es la razón por la cual la frecuencia de cruce de la red de control debe ser una fracción de la frecuencia de conmutación? ¿Por qué específicamente alrededor de 1/5 o 1/6?

¿Existen otras características deseables al diseñar una red de compensación para un controlador SMPS además del criterio más básico de margen de fase de >45 grados para la estabilidad del sistema?

Respuestas (1)

Una fuente de alimentación conmutada es esencialmente un sistema de datos muestreados, por lo que el ancho de banda máximo teórico es la mitad de la frecuencia de conmutación. Prácticamente, el retraso de fase y transporte allí hace que sea imposible cerrar el bucle allí, por lo que 1/5 a 1/10 de la frecuencia de conmutación es una buena regla general.

Hay muchas otras consideraciones al compensar un SMPS: margen de ganancia, estabilidad condicional, modo de corriente frente a voltaje, compensación de pendiente, respuesta transitoria, etc.

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ah Así que estaba pasando por alto el hecho de que un sistema de datos muestreados no necesita ser un sistema de control digital. Solo puede actualizar un ciclo de trabajo PWM una vez por período, y eso lo convierte en un sistema de datos muestreados porque su salida es muestreada, incluso si el controlador en sí es un circuito casi completamente analógico. Este es un caso en el que los términos 'tiempo discreto' y 'digital' están lejos de ser intercambiables.
¡Exactamente! Puede utilizar una función de transferencia de retención de orden cero en el dominio z como parte del modelo de bucle de control de un SMPS para modelar los efectos de muestreo.