線性穩壓器的穩定性優化簡易方法:階躍響應法
發布時間:2021-08-04 責任編輯:wenwei
【導讀】在大容量多層陶瓷電容器(以下簡稱“MLCC”)並不常見的時代開發出來的線性穩壓器,當在線性穩壓器輸出端連接MLCC等低ESR的(de)電(dian)容(rong)器(qi)時(shi),可(ke)能(neng)會(hui)在(zai)線(xian)性(xing)穩(wen)壓(ya)器(qi)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)中(zhong)發(fa)生(sheng)相(xiang)位(wei)延(yan)遲(chi)並(bing)引(yin)起(qi)振(zhen)蕩(dang)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),可(ke)以(yi)在(zai)線(xian)性(xing)穩(wen)壓(ya)器(qi)中(zhong)通(tong)過(guo)與(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)串(chuan)聯(lian)插(cha)入(ru)電(dian)阻(zu)器(qi)並(bing)增(zeng)加(jia)ESR使相位超前來避免振蕩。
確定要串聯插入的電阻值時,正確方法是使用頻率特性分析儀(FRA)來確認相應電路中的線性穩壓器的實際相位裕度。但是,如果無法使用FRA,或者即使可以使用FRA卻由於輸出電壓固定型線性穩壓器的反饋環路位於IC內部而無法訪問,那麼就無法通過FRA來測量相位裕度。其解決方案之一是使用階躍響應法簡單確認線性穩壓器的穩定性並對其進行優化。
什麼是階躍響應法?
階躍響應法是通過使輸出負載(輸出電流)急劇變化(階躍),用示波器一邊確認此時的輸出電壓波動(即負載瞬態響應特性),一邊調整為理想響應特性的方法。盡管使用這種方法無法測量精確的相位和增益,但即或使用FRA,最(zui)終(zhong)也(ye)必(bi)須(xu)觀(guan)察(cha)並(bing)確(que)認(ren)實(shi)際(ji)的(de)階(jie)躍(yue)響(xiang)應(ying)情(qing)況(kuang)。從(cong)這(zhe)個(ge)意(yi)義(yi)上(shang)講(jiang),雖(sui)然(ran)涉(she)及(ji)到(dao)實(shi)驗(yan)基(ji)礎(chu),但(dan)是(shi)通(tong)過(guo)階(jie)躍(yue)響(xiang)應(ying)來(lai)確(que)認(ren)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)方(fang)法(fa)並(bing)不(bu)是(shi)沒(mei)有(you)根(gen)據(ju)的(de)。
下xia麵mian是shi測ce試shi階jie躍yue響xiang應ying的de電dian路lu示shi例li。設she置zhi是shi比bi較jiao容rong易yi的de。將jiang電dian子zi負fu載zai設she備bei連lian接jie到dao線xian性xing穩wen壓ya器qi的de輸shu出chu端duan並bing使shi負fu載zai電dian流liu急ji劇ju變bian化hua,通tong過guo示shi波bo器qi監jian測ce輸shu出chu電dian壓ya和he負fu載zai電dian流liu。
如果沒有電子負載設備,也可以使用有晶體管開關的電路進行測試。將函數信號發生器連接到N-ch MOSFET的柵極,並使晶體管快速ON/OFF。當晶體管OFF時,電流為0A;當晶體管ON時,流過VO÷RL的電流。

使負載電流以1A/µs的轉換速率從比如0A急ji劇ju變bian化hua到dao線xian性xing穩wen壓ya器qi的de最zui大da輸shu出chu電dian流liu。受shou這zhe種zhong又you大da又you急ji劇ju的de電dian流liu階jie躍yue影ying響xiang,輸shu出chu電dian壓ya基ji本ben上shang會hui發fa生sheng波bo動dong,並bing在zai一yi段duan時shi間jian後hou穩wen定ding下xia來lai。通tong過guo調tiao整zheng相xiang應ying的de器qi件jian常chang數shu(在該示例的情況下,是電路圖中的RESR),來逐步優化輸出電壓的波動幅度和達到穩定所需的時間。
關鍵要點:
・對於線性穩壓器而言,當使用MLCC等低ESR的電容器作為輸出電容器時,某些線性穩壓器可能會發生振蕩。
・對於線性穩壓器而言,在這種情況下,可以通過與輸出電容器串聯插入電阻器並增加ESR使相位超前來避免振蕩。
・確定要串聯插入的電阻值時,通常采用確認其電路中線性穩壓器的相位裕度的方法。
・當無法測量相位裕度時,解決方案之一是使用階躍響應法簡單確認線性穩壓器的穩定性。
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