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Type-2 보상기에서 연산 증폭기의 동적 응답 – 제 1부

보상기는 동적 연산 시에 제어 시스템이 빠르고 안정되도록 조율된 전자 필터이다. 수 많은 연구에서 밝혀진 바와 같이 보상기는 그 특성이 완벽한 것으로 여겨지는 연산 증폭기 (op amp) 주변에 구축된 능동 회로이다. 저대역폭 시스템에서 이러한 접근이 충분하다면 소출력 커패시터 뱅크에도 불구하고 출력 전압 강하를 충분히 제한할 정도의 신속한 과도 응답을 확보하기 위해 최신의 컨버터는 100 kHz 또는 그 이상에서 교차한다.

이 응용분야에서 완벽한 연산 증폭기를 고려한 계산은 더 이상 작동하지 않으므로 결국 심각한 이득-위상 왜곡을 유도한다. 그러나 특정 연산 증폭기의 개회로 이득 및 저주파/고주파 극 두 개가 어떻게 전체 응답을 형성하는지 알아보면 올바른 부품을 선택하게 되므로 크로스오버에서 필요한 이득 및 위상 특성에 영향을 미치는 일로부터 피할 수 있으며 올바른 부품을 선택할 수 있다.

여기 1부에서는 의도적으로 저주파/고주파 극을 무시한 채 개회로 이득이 주는 영향에 대해 집중적으로 밝혀보고자 한다. 2부에서는 이러한 추가적인 극의 영향을 설명한 후 적절히 선택하지 않았을 때 어떻게 최종 결과가 나빠지는지를 보여줄 것이다.

저자: 크리스토프 바쏘 (Christophe Basso), 온세미컨덕터
132, Chemin de Basso Cambo – 31035 Toulouse Cedex – France















결론
이 1부에서는 이상적이지 않은 연산 증폭기를 포함하는 보상기에서 개회로 이득의 영향을 설명한다. Op amp가 더 이상 완벽하다고 간주할 수 없다면, 동적 응답의 저주파 범위에서 약한 개회로 이득의 영향을 본 후 이 조건에 의해 제공되는 성능 저하를 평가할 수 있다. 이 1부에서는 개회로 이득 영향만 고려했다. 제 2부에서는 집적 회로 설계자들이 안정성을 확보하기 위해 연산 증폭기에 자연스럽게 배치하는 저주파 및 고주파 극 두 개를 추가함으로써 분석을 복잡하게 만들 것이다.

각주
1) C. Basso, “Designing Control Loops for Linear and Switching Converters – A Tutorial Guide (선형 및 스위칭 컨버터용 제어 회로 설계 – 안내서)”, Artech House 2012, ISBN 978-1-60807-557-7
2) C. Basso, “Linear Circuit Transfer Functions – An Introduction to Fast Analytical Techniques (선형 회로 전달함수 – Fast Analytical Techniques 소개)”, Wiley 2016, ISBN 978-1-119-23637-5
3) V. Vorpérian, “Fast Analytical Techniques for Electrical and Electronic Circuits (전기전자 회로를 위한 Fast Analytical Techniques)”, Cambridge University Press 2002, ISBN 978-0-521-624428
4) C. Basso, “Fast Analytical Techniques at Work with Small-Signal Modeling (소신호 모델링 작업을 위한 Fast Analytical Techniques)”, APEC Professional Seminar, Long Beach (CA), 2016, http://cbasso.pagesperso-orange.fr/Spice.htm

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