怎樣估計電源負載瞬態(tài)響應
介紹了一種通過了解控制帶寬和輸出濾波器電容特性估算電源瞬態(tài)響應的簡單方法。該方法充分利用了這樣一個事實,即所有電路的閉環(huán)輸出阻抗均為開環(huán)輸出阻抗除以 1 加環(huán)路增益,或簡單表述為:
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/180566.htm
圖 1 以圖形方式說明了上述關系,兩種阻抗均以 dB-Ω 或 20*log [Z] 為單位。在開環(huán)曲線上的低頻率區(qū)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,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(shù)表示,即簡單的減法,因此在增益較高的低頻率區(qū)域阻抗會大大降低;在增益較少的高頻率區(qū)域閉環(huán)和開環(huán)阻抗基本上是一樣的。在此需要說明如下要點:1)峰值環(huán)路阻抗出現(xiàn)在電源交叉頻率附近,或出現(xiàn)在環(huán)路增益等于 1(或 0dB)的地方;以及 2)在大部分時間里,電源控制帶寬都將會高于濾波器諧振,因此峰值閉環(huán)阻抗將取決于交叉頻率時的輸出電容阻抗。
圖1:閉環(huán)輸出阻抗峰值 Zout 出現(xiàn)在控制環(huán)路交叉頻率處
一旦知道了峰值輸出阻抗,就可通過負載變動幅度與峰值閉環(huán)阻抗的乘積來輕松估算瞬態(tài)響應。有幾點注意事項需要說明一下,由于低相位裕度會引起峰化,因此實際的峰值可能會更高些。然而,就快速估計而言,這種影響可以忽略不計 [1] 。
第二個需要注意的事項與負載變化幅度上升有關。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間有關的低頻率區(qū)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。如果確實如此,則可能需要更多的高頻旁通。最后,就極高性能的系統(tǒng)而言,電源的功率級可能會限制響應時間,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限制電流轉換速率。
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