改善電源負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)性能的設(shè)計(jì)方法
電子電路一般都需要一個(gè)即使在負(fù)載電流發(fā)生瞬變時(shí)，輸出電壓也能維持在特定容差范圍內(nèi)的電壓源，以確保電路的正常工作。設(shè)計(jì)工程師必須在理解瞬態(tài)響應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用正確的設(shè)計(jì)思路才能以較低的成本改善電源的瞬態(tài)響應(yīng)性能。
瞬態(tài)定義為“僅維持一段短暫時(shí)間的事物”.但是，隨著微處理器工作速度和電流需求量的提高，當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生瞬態(tài)變化時(shí)，穩(wěn)壓器在指定范圍內(nèi)保持輸出電壓的能力成為一個(gè)廣泛存在的困擾。典型CPU芯片的電源規(guī)范要求，即使負(fù)載電流在幾百納秒內(nèi)發(fā)生20或30A的變化，供電電壓仍然要保持穩(wěn)定，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)性能指標(biāo)絕非易事。
瞬態(tài)響應(yīng)可能是電子電壓調(diào)節(jié)里最難理解的概念之一。在過去曾有一個(gè)曾經(jīng)有人做出一個(gè)完全錯(cuò)誤的陳述：“我們新推出的穩(wěn)壓器速度之快甚至可以使你不再需要電容。”事實(shí)相反，當(dāng)負(fù)載瞬變時(shí)（不管這個(gè)穩(wěn)壓器有多快），你始終需要電容。
總之，為了掌握在哪里投入成本才能提高系統(tǒng)性能和在不犧牲瞬態(tài)的情況下怎樣節(jié)省成本，你需要理解瞬態(tài)響應(yīng)是什么以及它的工作原理。
電壓調(diào)節(jié)
幾乎所有的電子電路都需要一個(gè)穩(wěn)定的電壓源，它維持在特定容差范圍內(nèi)，以確保正確運(yùn)行（典型的CPU電路只允許電壓源與額定電壓的最大偏離不超過±3%）。該固定電壓由某些種類的穩(wěn)壓器提供。通過電阻分壓器自動(dòng)檢測輸出電壓，誤差放大器不斷調(diào)整電流源從而維持輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓上。
穩(wěn)壓器必須能夠在負(fù)載電流需求量從零上升到滿負(fù)荷（大約為20A或更多）時(shí)，保持輸出電壓恒定。當(dāng)負(fù)載電流需求量緩慢變化時(shí)很容易做到這一點(diǎn)，但是，如果負(fù)載電流“階躍”足夠快的話，穩(wěn)壓器將無法提供完全穩(wěn)定的輸出電壓。
理解負(fù)載瞬變的關(guān)鍵點(diǎn)：
1. 穩(wěn)壓器擔(dān)當(dāng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的壓控電流源（通過輸出端的電壓反饋對電流源進(jìn)行調(diào)節(jié)）的角色。穩(wěn)壓器的電流源永遠(yuǎn)不可能在零時(shí)間內(nèi)作出變化，因此可以得出結(jié)論，如果我們使負(fù)載電流的變化速度超過穩(wěn)壓器的響應(yīng)速度，輸出電壓將會(huì)發(fā)生變化。
2. 在穩(wěn)壓器的控制環(huán)路對負(fù)載變化進(jìn)行調(diào)整的時(shí)間間隔，對負(fù)載電流變化（在先前的穩(wěn)態(tài)值和新的負(fù)載電流之間）進(jìn)行供給的唯一來源是輸出電容。因此，不管你喜歡與否，我們都必須加入輸出電容以試圖在負(fù)載瞬變時(shí)維持輸出電壓恒定。系統(tǒng)規(guī)范規(guī)定了所必須使用電容的大小和種類。
3. 穩(wěn)壓器的速度越快越好。穩(wěn)壓器的控制環(huán)路響應(yīng)速度越快，在環(huán)路糾正瞬變前輸出電容上的電壓變化就越小。因此可以看出，更快的穩(wěn)壓器意味著在獲得同等“負(fù)載調(diào)節(jié)容差范圍”的情況下能夠采用更小的輸出電容（節(jié)省成本）。
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