關(guān)于電源穩(wěn)定性的分析和介紹

人體是一個有機的系統(tǒng)，遇到?jīng)_擊時能自動作出響應(yīng)，暈車現(xiàn)象就是一種響應(yīng)方式，但很顯然我們都不喜歡這種響應(yīng)方式，因為這種響應(yīng)過了頭，造成了我們極其不舒服的感受。車輛本身也是一個系統(tǒng)，經(jīng)過高低不平的路面時，路面的每一個變化對它來說都是一個沖擊，它對付的手段是減震，螺旋彈簧、板狀彈簧可以在這個時候發(fā)揮作用，其他還有什么空氣彈簧、液體彈簧之類的高檔玩意兒，電磁減震器也是很熱門的東西，一切都是為讓搭乘者更舒適而建立。作為司機，我們在開車的時候是與車輛一起構(gòu)成了一個系統(tǒng)的，在看到比較差的路面時會將速度降下來，但在車輪通過不平處時一定要放開剎車踏板，否則由路面帶來的沖擊就會大許多。我們降低速度是對路面狀況的一種響應(yīng)方式，放開踏板也是，這些響應(yīng)如果不給出來，激烈的顛簸就會發(fā)生，但是如果過早、過晚、不及或是過頭又都會帶來不適的感覺。

我們所使用的電源管理器件實際上也是一個個類似的系統(tǒng)，它們在遇到外來沖擊的時候也會有特定的響應(yīng)方式。以電流模式的電壓轉(zhuǎn)換器為例，輸出電壓的反饋信號與參考電壓之間的誤差會被誤差放大器轉(zhuǎn)換為電流輸出，這個電流再經(jīng)積分電路去改變提供給脈寬調(diào)制器的輸入電壓，從而導(dǎo)致占空比改變的結(jié)果，這個結(jié)果又將導(dǎo)致輸出電壓的修正，使之最終回到預(yù)先設(shè)定的輸出電壓上。

在電流模式轉(zhuǎn)換器的這個反饋回路中，誤差放大器的電流輸出轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘柺切枰獣r間的，脈寬調(diào)制器的輸出也需要與時鐘信號同步，因而它們會帶來響應(yīng)的滯后問題。如果改用ACOT架構(gòu)的轉(zhuǎn)換器，輸出電壓的紋波隨時都被比較器監(jiān)視著，一旦反饋信號低于參考電壓，一次新的開關(guān)導(dǎo)通過程很快就會發(fā)生，因而就會有非常快的響應(yīng)速度。

響應(yīng)的快慢、強弱總是直接與電源轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定性有關(guān)，但穩(wěn)定性卻是一個不容易被清晰理解的概念，要衡量它就需要從系統(tǒng)控制理論中引入相位、增益等概念，這又給測量帶來了挑戰(zhàn)，因為這通常需要使用到網(wǎng)絡(luò)分析儀，這種設(shè)備又大又重，使用量還特別少，價格卻奇高，很多人畢其一生也沒有機會使用到。

在實際應(yīng)用中，我們可以通過快速改變的負(fù)載來測量電源系統(tǒng)面對沖擊時的響應(yīng)特性，透過對波形的分析看出系統(tǒng)是否是穩(wěn)定的。

假如將上述電路設(shè)定為12V輸入、5V輸出、Cout=60μF、L=4.7μH，從小到大設(shè)定Cff，再給各種設(shè)定下的電路施加動態(tài)負(fù)載，我們將得到下表所示的各種測量結(jié)果：

當(dāng)Cff=0pF時，輸出電壓在負(fù)載電流變化之后都發(fā)生了激烈的振蕩過程，這就屬于過頭了的響應(yīng)，它能將變化向相反的方向引領(lǐng)，但是卻過了頭，而且介入的時間也太晚，所以電壓下降和上竄的幅度會很大。將Cff設(shè)為39pF以后，響應(yīng)的強度降低了，但是速度仍然過慢，所以能看到電壓下降和上竄的幅度仍然很大，拉回的程度也過頭得比較多。直到將Cff增加到150pF以后，響應(yīng)的速度和強度才是比較合適的，因而負(fù)載跳變帶來的電壓變化能得到快速糾正，同時也不會向相反方向沖過得太多，這時候這個系統(tǒng)的穩(wěn)定性就是比較好的。

通常情況下，我們在測試中可以使用普通的電子負(fù)載來生成階躍負(fù)載，但是這些電子負(fù)載的變化速度實在是太慢了，所以對電源系統(tǒng)穩(wěn)定性的評判實際是不完善的，我們不能借助它們看到高頻沖擊的響應(yīng)。

實際上，一個可以快速變化的階躍負(fù)載可以用下述電路來產(chǎn)生：

一個靜態(tài)負(fù)載R3，我們通過它將系統(tǒng)的工作狀態(tài)調(diào)整到連續(xù)工作模式，無論負(fù)載是增加或下降，轉(zhuǎn)換器都有足夠的活動空間可以使用；一個動態(tài)負(fù)載R1//R2，它的接入和斷開就構(gòu)成了負(fù)載的加入和撤離；電子開關(guān)Q1在脈沖信號發(fā)生器的驅(qū)動下周期性地通斷，完成負(fù)載的變化過程。整個電路實在是簡單得不得了，但是一個好用又能長久使用的工具最好還是應(yīng)該被好好地對待，這就有了立锜快速負(fù)載瞬變測試工具的誕生。上一期的視頻已經(jīng)向你介紹了關(guān)于此工具的方方面面，下面我們再來欣賞一次，希望上面的解說能對你的理解起到幫助的作用。