開關(guān)穩(wěn)壓器中負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的探討、測(cè)量方法

接著說明“開關(guān)穩(wěn)壓器的評(píng)估”第3項(xiàng)“負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的探討、測(cè)量方法”。

何謂負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)是指針對(duì)急劇負(fù)載變動(dòng)的輸出響應(yīng)特性，也就是說，下降或上升的輸出電壓返回到設(shè)定值為止的時(shí)間或波形。與負(fù)載調(diào)節(jié)不同，如文字所述為瞬態(tài)狀態(tài)的特性。英語是Transient response（瞬態(tài)響應(yīng)），具體現(xiàn)象以下圖說明。

由左圖波形中可知，負(fù)載電流（下方波形）以上升時(shí)間（tr）1μsec之高速從零上升。相對(duì)的，輸出電壓（上方波形）因電壓瞬間下降后急速上升，稍微超過原本恒定時(shí)的電壓再下降，呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。此外，想必也可知道負(fù)載電流急劇下降時(shí)會(huì)產(chǎn)生此相反之反應(yīng)。

簡(jiǎn)單說來，負(fù)載上升時(shí)迫切需要電流，因輸出來不及供給電流故電壓會(huì)下降。為使已下降的電壓返回至設(shè)定值，輸出須供給好幾次周期的最大電流，然而一供給過多的話電壓會(huì)上升一些，于是這次又降低電流供給來配合設(shè)定值。對(duì)此，在某程度上請(qǐng)視為正常的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。有其他因素或異常時(shí)，除了此現(xiàn)象外也可包含其他現(xiàn)象。

所謂理想的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，意指針對(duì)負(fù)載電流的變動(dòng)以短暫的開關(guān)周期（短時(shí)間）進(jìn)行反應(yīng)，將輸出電壓的下降（上升）設(shè)至最低限度并使其于最低限度的時(shí)間恢復(fù)而穩(wěn)定，總之如圖中須狀波形的瞬態(tài)電壓的發(fā)生會(huì)變得極小且短時(shí)間。

中央的圖表其負(fù)載電流的上升/下降時(shí)間為10μsec、右邊則為100μsec。此例顯示，如果負(fù)載電流變動(dòng)穏定的話，響應(yīng)的軌跡會(huì)變好，輸出電壓變動(dòng)少。但是，實(shí)際上要調(diào)整電路中負(fù)載電流的瞬態(tài)是很困難的。

盡管為此種電源瞬態(tài)響應(yīng)特性，然而基本上可以視為與運(yùn)算放大器的頻率特性（相位裕量和交越頻率）相同。如果電源的控制環(huán)路的頻率特性適當(dāng)且穩(wěn)定的話，可以將輸出電壓的瞬態(tài)變動(dòng)抑制在最小限度。

瞬態(tài)響應(yīng)特性的評(píng)估要點(diǎn)

評(píng)估電源負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)的要點(diǎn)總結(jié)如下。

評(píng)估電源的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的要點(diǎn)

根據(jù)待機(jī)狀態(tài)檢查換醒等針對(duì)急劇負(fù)載電流變動(dòng)的輸出的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度。

需要調(diào)整頻率響應(yīng)特性時(shí)以ITH引腳調(diào)整。

雖然可以從所觀察的波形來推測(cè)相位裕量或交越頻率，不過頻率特性解析器（FRA）比較便利。

也須探討是否為正常工作下的響應(yīng)、電感的飽和、限流功能啟動(dòng)等異常。

無法取得必要的響應(yīng)特性時(shí)應(yīng)探討其他控制方式或頻率、外置常量。

瞬態(tài)響應(yīng)特性的評(píng)估方法

上述評(píng)估要點(diǎn)雖然并非無法從觀察波形推測(cè)相位裕量或交越頻率，不過作業(yè)相當(dāng)麻煩。最近所謂頻率特性解析器（FRA）的測(cè)量儀器相當(dāng)普及，可以非常簡(jiǎn)單地測(cè)量電源電路的相位裕量或頻率特性，故利用FRA非常有效。

實(shí)際上，如果實(shí)驗(yàn)中沒有可以瞬間ON/OFF大電流的適當(dāng)負(fù)載裝置時(shí)則變得簡(jiǎn)單一些，可以使用類似右邊以MOSFET為開關(guān)的電路。當(dāng)然，tr、tf有必要確認(rèn)。

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的實(shí)際和調(diào)整例

開關(guān)穩(wěn)壓器ICC具備調(diào)整響應(yīng)特性的引腳多有ITH稱呼。在IC技術(shù)規(guī)格所示的應(yīng)用電路中以其條件提示連接于適當(dāng)ITH引腳的電容器或電阻的常量和構(gòu)造成?；旧享氁云錇槭键c(diǎn)進(jìn)行調(diào)整使實(shí)際制作的電路滿足要求。首先，最好應(yīng)該固定電容器，變更電阻值。

此次以下列“BD9A300MUV”為例，ITH引腳的電容器固定后調(diào)整電阻值，并以示波器的波形及FRA的頻率特性解析圖來表示負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性如何變化。

① R3=9.1kΩ、C6＝2700pF?。?a target="_blank">推薦常量下大致適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)和頻率特性）

② R3=3kΩ、C6＝2700pF

※帶寬因減少R3的電阻值而變窄，負(fù)載響應(yīng)惡化。

工作本身沒有問題，但相位裕量過度。

③ R3=27kΩ、C6＝2700pF

※帶寬因增加R3電阻而變寬，負(fù)載響應(yīng)變好，

不過電壓變動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生鈴響（波形擴(kuò)大部）。

相位裕量，有可能會(huì)因擾動(dòng)而發(fā)生異常振蕩。

④ R3=43kΩ、C6＝2700pF

※而且一增加R3的電阻值便會(huì)發(fā)生異常振蕩。

以上是ITH引腳的響應(yīng)特性的調(diào)整例?；旧蠠o法完全消除發(fā)生于輸出電壓的電壓瞬態(tài)，因此須進(jìn)行調(diào)整來使其反應(yīng)對(duì)于供電電路工作不會(huì)產(chǎn)生問題。

關(guān)鍵要點(diǎn)：

?瞬態(tài)負(fù)載種類視電路而定，電源的響應(yīng)也各有不同，故有必要配合條件調(diào)整。

?主要采取調(diào)整IC的瞬態(tài)響應(yīng)特性的方法，不過也可通過緩和負(fù)載瞬態(tài)來對(duì)應(yīng)。

?環(huán)路穩(wěn)定性一低便會(huì)發(fā)生振蕩等異?，F(xiàn)象，故觀察輸出電壓波形是不可或缺。