DC-DC電源中前饋電容的選型分析

常見的可調電源電路如下圖所示。

A(s)爲電源系統的開環增益，爲方便討論我們假定A(s)裏已經包含了輸出電容、負載等其他因素的影響。

上述電路在不使用前饋電容CF時的輸出電壓爲

其中，β爲反饋係數。其環路增益爲

可見，通過調節分壓電阻雖然可以改變輸出電壓OUT，但同時也使得G(s)的帶寬變窄。

合理地使用前饋電容可以提升電源的帶寬及響應速度，此時環路增益爲

由此可得，CF並不改變DC輸出，而是爲系統引入了一對低頻零點fz和高頻極點fp。零點會使相位裕量增加，極點則惡化相位裕量，使零點與極點儘量遠離才能獲得更多的相位裕量。但CF引入的零極點對的距離在對數座標裏是固定的，因爲

據此可確定，前饋電容在R1/R2越大時作用越明顯，在R1=0時不產生作用。而在R1/R2確定的場合，需要合理地選擇前饋電容CF。

爲了兼顧系統的帶寬和相位裕量，通過以下步驟可以得到最優化的前饋電容容值

1. 在沒有前饋電容的情況下測得系統的穿越頻率fc；

2. 選擇的前饋電容引入的零點和極點，使其滿足

化簡爲：

在某種運用下將SY8513配置成5V輸出，使用電阻R1=105kΩ，R2=20kΩ，此時β=0.16。

使用環路分析儀，在沒有前饋電容的情況下測得系統的環路增益曲線，如下所示。

可見此時系統的穿越頻率爲fc=34.8kHz，計算得到最優的前饋電容CF=109pF，我們實際使用較爲接近的110pF。

此外，在沒有前饋電容時，該配置下的相位裕量僅爲27º。

在沒有前饋電容的配置狀態，進行負載瞬變響應測試，當負載從1A跳變至3A時，輸出電壓最大存在340mV偏移。

而使用110pF前饋電容後的環路增益曲線如下所示，可以看到穿越頻率變爲了72.4 kHz，帶寬擴大了一倍。同時，相位裕量也增加到了50º。

進行相同的負載瞬變響應測試，在增加前饋電容後，輸出電壓的最大偏移量從340mV降低爲200mV，發生了明顯改善。

SY8513有無前饋電容時的負載瞬變響應對比