Hàm truyền bù kiểu III có 1 cực tại DC và 2 cặp “zero-pole”. Tụ 𝐶1, 𝑅1, 𝑅3 tạo thành cực tại DC và 𝐶2, 𝑅2 sẽ cho zero thứ 1, và zero thứ 2 được tạo thành bởi 𝐶3, 𝑅1, 𝑅3 . 𝐶3 và 𝑅3 tạo nên cực thứ 2 [1].
Hàm truyền được mô tả trong biểu thức (2.20) 𝑉𝐸 𝑉𝑜𝑢𝑡 = - 𝑅1+𝑅3 𝑅1𝑅3𝐶1 ( 𝑠 + 1 𝑅2𝐶2 )( 𝑠 + 1 (𝑅1+𝑅3)𝐶3 ) 𝑠.(𝑠 + 𝐶1 + 𝐶2 𝑅2𝐶1 𝐶2) ( 𝑠 + 1 𝑅3𝐶3 ) (2.20) Các cực và zero: 𝑓𝑧1𝑐3 = 1 2𝜋𝑅2𝐶2 (2.21) 𝑓𝑧2𝑐3 = 1 2𝜋(𝑅1+𝑅3)𝐶3 (2.22)
26 𝑓𝑝1𝑐3 = 𝐶1+ 𝐶2
2𝜋(𝑅1+𝑅3)𝐶3 (2.23) 𝑓𝑝2𝑐3 = 1
2𝜋𝑅3𝐶3 (2.24) Hình 2.19 mô tả biểu đồ Bode của kiểu bù III, nó tạo ra 2 zero giúp tăng pha lên 1800 [18]
Hình 2.19 mô tả biểu đồ Bode của kiểu bù III.
Trong chương 2 tóm tắt lý thuyết về chuyển đổi DC/DC, các thông số quan trọng cần biết về mạch Buck. Đồng thời giới thiệu về kiểu bù để giữ ổn định cho các mạch dùng hồi tiếp âm để giữ ổn định tại ngõ ra.
27
CHƯƠNG 3 Thiết kế mạch hạ áp DC/DC Buck
Một vấn đề quan trọng cần phải quan tâm khi sử dụng mạch nguồn xung DC/DC là vấn đề nhiễu tại ngõ ra của chúng, nên khi dùng nguồn xung trong các ứng dụng yêu cầu nhiễu thấp thì phải mắc nối tiếp một bộ nguồn tuyến tính để giảm nhiễu tại ngõ ra. Đối với các ứng dụng sử dụng nguồn pin, thì điện áp pin sẽ giảm dần với thời gian sử dụng đồng nghĩa là duty-cycle của nguồn xung sẽ tăng lên và sẽ càng tạo ra nhiều nhiễu tại ngõ ra. Chế độ bypass sẽ tắt nguồn DC/DC và điện áp đầu vào sẽ nối trực tiếp với điện áp ngõ ra của DC/DC để giảm nhiễu cho điện áp ngõ ra của DC/DC.
Đã có nhiều nghiên cứu về các phương pháp để tăng hiệu suất của mạch nguồn xung DC/DC:
- Phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) sẽ cho hiệu suất cao khi dòng tải lớn [1].
- Phương pháp điều chế tần số (PFM) sẽ cho hiệu suất cao khi dòng tải nhỏ [15]. - Chế độ bypass sẽ giúp giảm nhiễu tại ngõ ra.
Với các lý do trên trong luận văn này tôi đề xuất thuật toán điều khiển và cấu trúc mạch để có thể điều khiển nguồn xung DC/DC hoạt động ở chế độ PWM khi dòng tải lớn, chuyển qua chế độ PFM khi dòng tải nhỏ, và khi điện áp đầu vào nhỏ hơn 1.9V thì sẽ đi vào chế độ bypass.
28
Hình 3.1 Ba chế độ điều khiển PWM, PFM và Bypass.
Nhiều thông số cần được tính khi thiết kế mạch chuyển đổi DC/DC như hiệu suất, khả năng đáp ứng, gợn sóng tại ngõ ra, tính ổn định của toàn hệ thống và diện tích của chip. Đáp ứng nhanh với sự thay đổi tải có thể đạt được bởi tăng tần số đóng ngắt nhưng cũng đồng thời giảm hiệu suất của hệ thống vì thế luôn có sự đánh đổi giữa đáp ứng và hiệu suất của mạch DC/DC.