怎樣估計電源負載瞬態(tài)響應

　　介紹了一種通過(guò)了解控制帶寬和輸出濾波器電容特性估算電源瞬態(tài)響應的簡(jiǎn)單方法。該方法充分利用了這樣一個(gè)事實(shí)，即所有電路的閉環(huán)輸出阻抗均為開(kāi)環(huán)輸出阻抗除以 1 加環(huán)路增益，或簡(jiǎn)單表述為：

　　圖 1 以圖形方式說(shuō)明了上述關(guān)系，兩種阻抗均以 dB-Ω 或 20*log [Z] 為單位。在開(kāi)環(huán)曲線(xiàn)上的低頻率區域內，輸出阻抗取決于輸出電感阻抗和電感。當輸出電容和電感發(fā)生諧振時(shí)，形成峰值。高頻阻抗取決于電容輸出濾波器特性、等效串聯(lián)電阻 (ESR) 以及等效串聯(lián)電感 (ESL)。將開(kāi)環(huán)阻抗除以 1 加環(huán)路增益即可計算得出閉環(huán)輸出阻抗。

　　由于該圖形以對數表示，即簡(jiǎn)單的減法，因此在增益較高的低頻率區域阻抗會(huì )大大降低;在增益較少的高頻率區域閉環(huán)和開(kāi)環(huán)阻抗基本上是一樣的。在此需要說(shuō)明如下要點(diǎn)：1)峰值環(huán)路阻抗出現在電源交叉頻率附近，或出現在環(huán)路增益等于 1(或 0dB)的地方;以及 2)在大部分時(shí)間里，電源控制帶寬都將會(huì )高于濾波器諧振，因此峰值閉環(huán)阻抗將取決于交叉頻率時(shí)的輸出電容阻抗。

　　圖1：閉環(huán)輸出阻抗峰值 Zout 出現在控制環(huán)路交叉頻率處

　　一旦知道了峰值輸出阻抗，就可通過(guò)負載變動(dòng)幅度與峰值閉環(huán)阻抗的乘積來(lái)輕松估算瞬態(tài)響應。有幾點(diǎn)注意事項需要說(shuō)明一下，由于低相位裕度會(huì )引起峰化，因此實(shí)際的峰值可能會(huì )更高些。然而，就快速估計而言，這種影響可以忽略不計 [1] 。

　　第二個(gè)需要注意的事項與負載變化幅度上升有關(guān)。如果負載變化幅度變化緩慢(dI/dt較低)，則響應取決于與上升時(shí)間有關(guān)的低頻率區域閉環(huán)輸出阻抗;如果負載變化幅度變化極為快速，則輸出阻抗將取決于輸出濾波器 ESL。如果確實(shí)如此，則可能需要更多的高頻旁通。最后，就極高性能的系統而言，電源的功率級可能會(huì )限制響應時(shí)間，即電感器中的電流可能不能像控制環(huán)路期望的那樣快速響應，這是因為電感和施加的電壓會(huì )限制電流轉換速率。