然而，在設(shè)計電源電路時，忽略ESD保護電阻對OTA輸出阻抗的影響可能會對電源的反饋環(huán)路補償產(chǎn)生增益及相位誤差。例如，ESD電阻的存在影響采用低壓輸入工作的升壓轉(zhuǎn)換器的性能。設(shè)計人員可以在其OTA模型中將ESD保護電阻考慮在內(nèi)，從而避免這些增益及相位誤差。

 

為了配合這樣的舉措，本文介紹將ESD電阻影響考慮在內(nèi)的電源OTA補償傳遞函數(shù)的推導過程。文中考慮了三種常見的補償類型——I型、II型及III型。除了推導每類補償?shù)恼_傳遞函數(shù)，還推導了ESD校正因數(shù)，使設(shè)計人員能夠通過實驗方法獲得反饋控制傳遞函數(shù)。

 

 

OTA是壓控電流源放大器(見圖1)，它的輸出電流與放大器的差分輸入成正比。放大器跨導增益定義為gm。OTA要求的裸片面積比相互競爭的電壓放大器更小(就同等帶寬而言)，常用作電源控制器及穩(wěn)壓器IC的反饋放大器。

 

圖1 OTA簡化模型圖

 

當提供了補償引腳作為封裝引腳輸出選擇時，通過OTA輸出端的電壓鉗位及限流串聯(lián)電阻的方式應(yīng)用了裸片級ESD保護(見圖2)。此外，OTA包含由并聯(lián)連接的電阻(R0)和電容(C0)(另一端接地)構(gòu)成的輸出阻抗。放大器傳遞函數(shù)由OTA的輸出阻抗結(jié)構(gòu)與外部補償網(wǎng)絡(luò)一起確定。

 

圖2 改進的OTA模型，其中包含輸出阻抗和RESD

 

在某些應(yīng)用中，RESD對OTA傳遞函數(shù)的影響忽略不計。PFC升壓轉(zhuǎn)換器就是這樣的例子。如果我們要獲得將ESD電阻考慮在內(nèi)的OTA傳遞函數(shù)的表達式(本文稍后將推導此表達式)，并且代入?yún)⒖假Y料中給出的補償值，我們就會找到輸入電壓反饋分頻器(feedback divider)將直流增益衰減至RESD帶來的補償誤差可以忽略不計的點。

 

然而，采用低輸入電壓源(如汽車電池)工作的升壓轉(zhuǎn)換器不會從OTA輸入電壓分頻器造成的輸入電壓增益大幅衰減獲益。相應(yīng)地，補償網(wǎng)絡(luò)電阻可能要求較低的值，以實現(xiàn)所要求的中頻帶增益衰減。我們考慮脈寬調(diào)制(PWM) IC的控制邏輯使用起源于ESD電阻OTA端的Vctrl信號作為反饋控制信號、但在反饋環(huán)路測量期間不能直接獲得OTA輸出(Vctrl)的情況。如果RESD的大小跟連接至Vc引腳的補償網(wǎng)絡(luò)的電阻相近，那么，電源反饋環(huán)路的仿真響應(yīng)相對于測量的響應(yīng)將包含增益及相位誤差。

 

本文介紹電力電子社群描述為I類/II類/III類補償網(wǎng)絡(luò)的修改后的表達式，并將其與針對理想OTA推導出的表達式進行比較。雖然針對補償網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)的修改表達式將支持用于設(shè)計這些網(wǎng)絡(luò)的分析方法，但在某些情況下，可能有需要或必要來以實驗方式獲取所要求的傳遞函數(shù)。在那些情況下，可能要求校正因數(shù)，以從基于IC補償引腳Vc獲得的實驗測量結(jié)果來獲取正確的OTA傳遞函數(shù)。本文推導了每種類型補償?shù)男Ｕ驍?shù)。圖2所示的OTA模型是本文推導出的Iesd/IIesd/IIIesd型補償網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建模塊。

 

本文的討論中將使用NCV8871升壓控制器IC OTA的參數(shù)，以配合設(shè)計示例。在這些示例中，跟NCV8871相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)包括：Ro=3MΩ，gm=1.2mS，內(nèi)部電壓參考Vref=1.2V。此外，我們需要運用從NCV8871 IC設(shè)計團隊獲得的兩個未公開的參數(shù)：RESD≈542Ω及Co≈10pF。