發布日期：2022-04-20 點擊率：73
在日常工作中，我們認為必須有一種簡單的方法來將電源控制環路的帶寬與其瞬態響應相關聯，但從未真正找到一個很好的參考資料來簡單地定義它。
這似乎是一個簡單的問題，應該有一個簡單的解決方案。對于電路來說帶寬越高，環路響應越快，電壓偏差越小。
有幾個限制因素可能會妨礙這種簡單的關系。首先是輸出電容器的串聯電阻。如果電阻太高，則負載階躍會在控制回路做出響應之前產生較大的電壓偏差。公式 1 給出了峰值電壓偏差：
其次，電感會導致壓擺率限制。這與電感兩端電壓的控制環路帶寬有關，用公式 2 計算：
第三，存在一個臨界電感限制，超過該限制占空比將飽和。然后，峰值瞬態電壓由流入輸出電容器的電感器電流的大信號限制決定。這與電感、輸出電容和串聯電阻兩端的電壓有關，由公式 3 表示：
假設我們設計電源以避免這些問題并使用電子負載來測試瞬態響應。如果我們的控制回路帶寬相對較高，我們可能會發現輸出電壓跟隨負載電流而不受控制回路的限制。在這種情況下，我們可以在一個小板上使用 MOSFET 和負載電阻器作為負載階躍，由函數發生器控制。負載導通時間的低占空比將最大限度地減少電阻器的耗散。將其安裝在盡可能靠近電源輸出的位置非常重要，以最大限度地減少接線電感。圖 1 顯示了一個典型的設置。黑色小線連接到表面安裝同軸電纜以測量輸出電壓。
圖 1：用于快速負載瞬變的典型電源測試設置
圖 2 顯示了測得的瞬態響應，它與圖 3 中控制環路的帶寬直接相關。在沒有等效串聯電阻 (ESR)、壓擺率或占空比限制的情況下，初始響應時間是有效時間的四分之一控制循環周期。這是單位增益頻率下正弦響應的等效第一四分之一。峰值電壓會根據拓撲結構和阻尼而變化，但很容易以驚人的準確度進行預測。
圖2：測量的瞬變響應節目噸P =25μs至V P = 130mV時為ΔI= 5A的負載步驟
圖 3：對應的控制環路帶寬為 10kHz
在沒有 ESR、壓擺率或占空比限制的情況下，公式 4 計算t P為：
對于電流模式控制，公式 5 給出了導致峰值電壓偏差的單極點近似值：
公式 6 計算電流模式控制的臨界阻尼情況（如圖 2 所示）：
對于電壓模式控制，公式 7 給出了峰值電壓偏差：
驗證所有操作條件下的性能很重要。當控制環路超出其線性范圍時，占空比限制會導致顯著下降，如圖 4 所示。
圖 4：在 5A 負載階躍下輸出電壓與不同輸入電壓的比較
如我們所見，帶寬和瞬態響應之間的關系簡單明了。通過觀察瞬態響應，我們可以快速獲得對控制環路帶寬的良好估計。
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