KOKA036 February 2023 LM5177

4 ATRK 플랜트용 아날로그 컨트롤러

ATRK 플랜트의 응답을 개선하고 출력 전류를 조절하려면 최적의 컨트롤러로 폐쇄 루프 시스템을 설계해야 합니다. 플랜트 극의 영향을 보상하기 위해 연산 트랜스컨덕턴스 증폭기(OTA) 타입 2 컨트롤러가 선택되었습니다[DC/DC 컨버터용 연산 증폭기 및 OTA를 사용하는 이해하기 쉬운 타입 II 및 타입 III 보상기 참조]. 이 컨트롤러에는 두 개의 극과 하나의 영점이 있습니다. 아날로그 전압 추적 플랜트를 위해 설계된 아날로그 컨트롤러가 그림 4-1에 나와 있습니다. ATRK 플랜트용 컨트롤러를 설계할 때는 컨트롤러 대역폭이 COMP 핀 보상 대역폭보다 작아야 합니다.

또한 컨트롤러는 나이퀴스트 기준을 충족해야 합니다(컨트롤러 대역폭은 마이크로컨트롤러 ADC 샘플링 주파수의 절반보다 작아야 함). 따라서 마이크로컨트롤러 ADC에서 10kHz로 구성된 샘플링 주파수를 사용할 경우 3.7KHz의 필터 대역폭이 선택되었습니다(COMP 핀 보상의 대역폭은 135kHz). 컨트롤러의 전송 함수는 방정식 2에 의해 표시됩니다. 개발된 아날로그 컨트롤러에는 0Hz 및 3.6923kHz의 극점과 1.0256kHz에서 영점이 있습니다. 컨트롤러에 대한 주파수 분석은 그림 4-2에 설명되어 있습니다.

방정식 2.

C (s) = g_{m} \frac{R_{19} C_{13} s + 1}{R_{19} C_{13} C_{14} s^{2} + {(C}_{14} + C_{13})를 위한 직렬 전압 레퍼런스 s}

R₁₉ = 15kOhm, C₁₃ = 65nF, C₁₄ = 20nF 및 g_m = 600μS

방정식 3.

C (s) = \frac{V_{A T R K}}{V_{E r r o r}} = \frac{585 s + 600000}{{0.02437 s}^{2} + 90 s}

그림 4-1 ATRK 플랜트용 아날로그 컨트롤러

그림 4-2 설계된 아날로그 컨트롤러의 주파수 분석

설계된 컨트롤러를 사용하는 아날로그 전압 추적 시스템의 루프 게인(O(s) = C(s) × P(s) × K)은 방정식 4에 의해 표현됩니다. 루프 이득의 주파수 분석은 그림 4-3에 나와 있습니다.

방정식 4.

O (s) = \frac{V_{I m o n}}{V_{r e F}} = \frac{1.28 \times 10^{11} s + 1.313 \times 10^{14}}{{0.02437 s}^{4} + 442.7 s^{3} + 7.957 \times 10^{6} s^{2} + 2.457 \times 10^{10} s}

그림 4-3 ATRK 루프 이득의 주파수 분석