PWM制御ステップアップ電源の開ループはどうやってみれば…？

質問

PWM制御の昇圧型電源を作ろうとしています。
誤差アンプの部分を始め、部分部分の設計は比較的容易に出来たのですが、出来上がった回路が高負荷でブロッキング発振を起こし、困っています。
恐らく各個々に閉じたループでは十分位相マージンが取れていても、全体ループで取れていないものと思われるので、全体ループでの位相マージンを見ようと思うのですが、スイッチングトランジスタの所をどう扱えばいいのか分からず、困っています。
どなたか識者の方、アドバイスをお願いいたします。

回答No.3

ir-led

＞帰還ループのLPFと言うのはLCのことでしょうか。
＞それとも誤差アンプの出力（PWMコンパレータの入力）に付けるフィルタのことでしょうか。

大きなゲインを持っている誤差アンプの高域ゲインを落とす，位相補償用コンデンサの定数です。
高域ゲインを落とす＝積分回路の時定数を長くする＝LPFの時定数を長くする・・と言う意味です。
出力のLCを大きくしたり（と言っても負荷の容量成分の方が影響大？），誤差アンプの出力のフィルタの
時定数を大きくするのは，帰還ループの遅れ成分を増やすことになるので，症状は更に悪化すると思います。

誤差アンプは大きなゲインを持っていますが，これは，わずかの誤差にも猛烈に反応してしまうということです。
（だから定電圧出力機能が成り立つんですが。）
仮に，誤差アンプがdutyを上げる方向に動いているとして，帰還ループに遅れがあると，目標値を少し越えるところまで
電源出力を増加させてしまいます。逆にdutyを下げる方向では，同じ理由で低下させ過ぎてしまうことになります。
この繰り返しがひどくなると，発振に至ると言う訳です。

そこで，位相補償（積分）コンデンサを増すことで，閉ループの遅さと比べて神経過敏（高速）過ぎる誤差アンプの速度を
落として，発振を止めようと言うわけです。
併せて帰還抵抗を小さくすれば，低域からのゲインも小さくすることが出来るので，これも有効かも知れません。
積分回路だからと言っても，不必要なPWM周波数成分の除去を目的としたものではないので，PWM周波数が高いからといって
むやみに小さくは出来ないので，注意が必要です。
でも，ガンガンに位相補償を効かせると，電源出力の追従性も悪化しますから，限界はあります。

位相に着目して一通り対策しても，ダメな場合，
「・共通インピーダンスで，負荷電流が誤差アンプ自体，またはリファレンスを揺すっていないかの確認。」
の線でしょうか。
微少信号を増幅するハイゲインアンプと，パワーアンプが一枚の基板に同居しているオーディオ回路の場合
（誤差アンプを持った低電圧電源もこれと同じ）ハイゲインアンプのリファレンスや電源・GNDが揺すられると
簡単にモーターボーティング（ボボボボッ・・と言う超低周波発振）を起こします。
これを定電圧電源に置き換えると，仰っているブロッキング発振と言うことになる・・？
繰り返し周期の短いブロッキング発振だと，この線は違うかも。

以上，ご参考になれば。

お礼

たびたびのご回答、ありがとうございます。

現在使用している誤差アンプは帯域幅上限20kHz程度、オープンループに関しては40dB弱のヘナチョコです。
ですから、恐らく出力に対して過敏過ぎるということはないと思うのですが、もっとフィルターで落とすべきでしょうか。
ちなみにこいつには帰還を掛けていません。素で使っています。
以前帰還でゲインを12dB程度に落としたことはあったのですが、ブロッキング周波数が落ちただけで効果は大してありませんでした。

それとも、やっぱり前の方へのお礼で書いたのですが、位相をまわすか戻すかするために、フィルターは追加すべきなのでしょうか。

>共通インピーダンスで，負荷電流が誤差アンプ自体，またはリファレンスを揺すっていないかの確認

確認しました。
特にリファレンスに関してはPWMの入力からオシレーターの信号が載ってしまっていたので、インピーダンスを下げて抑えました。