吉時(shí)利電源/負載電路組合的穩定性分析

為了分析2300系列電源/負載電路組合，整個(gè)電源建模為由一個(gè)理想誤差校正放大器、一個(gè)理想放大器輸出級和一個(gè)理想反饋感測放大器組成的反饋網(wǎng)絡(luò )(見(jiàn)圖1)。感測放大器直接測量負載電壓，促使電源輸出升高電壓來(lái)克服測試線(xiàn)和夾具的損耗，以確保所需電壓(或設置電壓)被施加至負載。電纜和測試夾具連接/DUT建模為集總元件，其中DUT和測試夾具根據主要組件的定義建模為DUT的并聯(lián)電容。

圖1. 2300系列的簡(jiǎn)化測量原理圖，具有電抗負載和遠端感測反饋。

反饋網(wǎng)絡(luò )的性能用波特圖分析，圖中顯示了增益和相位性能是頻率的函數。圖2示出了2306電源至開(kāi)路的環(huán)路增益和相位性能——實(shí)際是性能好的阻性負載。在稍大于1MHz的頻率上，環(huán)路增益降至0dB(單位增益)。如果環(huán)路增益等于1且輸出相位為0o(正反饋)，那么輸出不穩定(請查閱注釋1和3的參考文獻以及討論反饋電路設計理論的任何電子文本來(lái)了解更多信息)。在負載開(kāi)路情況下，2306的相位裕度在0o以上約為90o，這確保了輸出穩定。電路設計準則建議相位裕度大于45o，才能確保電路在任何情況下都穩定。

圖2. 2306電池通道/2302閉環(huán)增益和相位，無(wú)負載

Phase=相位

Gain=增益

Frequency=頻率

Phase margin at Unity Gain=相位裕度@單位增益

phase@Unity Gain=相位@單位增益

Unity Gain point=單位增益點(diǎn)

電源/R-L-C負載電路的實(shí)際組合具有多極點(diǎn)傳輸函數，其中帶寬和單位增益點(diǎn)由電源控制環(huán)路和R-L-C負載參數確定。而且，L-C負載元件決定的諧振頻率接近于振蕩頻率。諧振頻率(fres)由下式定義：

如果在此頻率上相位裕度接近0o，那么電源輸出將振蕩。類(lèi)似地，諧振頻率上的極點(diǎn)品質(zhì)因數(Q)為：

ωres=ω諧振

Lcable=L電纜

Rcable=R電纜

Ctotal=C合計

為使瞬態(tài)響應最大并確保穩定性，fres應大于電源輸出電路的帶寬，而且Q應盡量小。

下面的部分介紹了通過(guò)擴展fres超過(guò)電源帶寬以確保負載電路穩定以及最小化Q的幾種方法。這4種方法是：

1.減小L電纜：采用良好的接線(xiàn)技術(shù)和低阻抗電纜

2.降低C合計：去掉多余的電容器(通常在測試夾具上)

3.增大R電纜：負載電路增加電阻

4.增加補償網(wǎng)絡(luò )至負載電路