如何合理的測(cè)試DCDC電源第六部分，為何要測(cè)量穩(wěn)定性

這是討論如何正確測(cè)試電源以確保其在各種工作條件下可靠工作的，本文旨在讓設(shè)計(jì)工程師充分了解驗(yàn)證可靠電源設(shè)計(jì)所需的部分測(cè)試，但不一定是全部測(cè)試?，F(xiàn)在討論電源控制回路以及如何測(cè)量穩(wěn)定性。我們討論波特圖以及測(cè)試穩(wěn)定性時(shí)要尋找的內(nèi)容。

為什么要測(cè)量穩(wěn)定性?

電源是閉環(huán)放大器;它在特定的調(diào)節(jié)電壓和/或電流下吸收電能并將其轉(zhuǎn)換為另一種形式的電能。電源通過(guò)檢測(cè)輸出并將其中的一部分與參考電壓進(jìn)行比較來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。感應(yīng)信號(hào)和參考信號(hào)之間的差異被放大，然后用于控制穩(wěn)壓器的功率級(jí)，以保持電壓(或電流)恒定(。

電源采用從輸出返回到誤差放大器的負(fù)反饋，以確保在各種工作條件(負(fù)載變化、溫度變化、輸入電壓變化等)下進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。與任何穩(wěn)定的閉環(huán)系統(tǒng)一樣，必須確保閉環(huán)增益在工作頻率或風(fēng)險(xiǎn)振蕩和/或其他不理想的特性下小于 1。

負(fù)(或退化)反饋與外部影響相反，例如負(fù)載變化或元件值漂移引起的輸出電壓變化。電源的負(fù)反饋?lái)?xiàng)必須與輸入充分異相或建立小于 1 的增益以確保正常運(yùn)行。

確保閉合反饋電路穩(wěn)定性的傳統(tǒng)方法是測(cè)量并繪制環(huán)路周圍完整路徑的增益和相位。根據(jù)該測(cè)量，可以計(jì)算出安全裕度并確定其是否可用于被測(cè)系統(tǒng)。相位和增益裕度將在下面展開。

雖然可以模擬環(huán)路特性，但難以準(zhǔn)確模擬 PCB 和連接器阻抗等真實(shí)系統(tǒng)級(jí)特性，尤其是使用成本較低的模擬工具時(shí)。因此，需要實(shí)際的穩(wěn)定性測(cè)量來(lái)了解實(shí)際的環(huán)路穩(wěn)定性。

什么時(shí)候可以忽略控制回路的穩(wěn)定性?

一些電源 IC 旨在幫助最大限度地減少與穩(wěn)定性相關(guān)的擔(dān)憂。如果遵循嚴(yán)格的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則并保持特定的工作條件，則使用這些 IC 假定設(shè)計(jì)穩(wěn)定。例如，TI 的 Simple Switchers? 或 Swift? 產(chǎn)品系列專為易于使用而設(shè)計(jì)，并通過(guò)特定實(shí)現(xiàn)在明確定義的輸入和輸出條件范圍內(nèi)正常運(yùn)行。如果設(shè)計(jì)保持在定義的應(yīng)用范圍內(nèi)，并且設(shè)計(jì)人員遵循印刷電路板 (PCB) 示例，則電路應(yīng)該是穩(wěn)定的。

一些穩(wěn)壓器架構(gòu)不采用傳統(tǒng)的放大器反饋環(huán)路，而是使用具有遲滯的電平比較器來(lái)維持輸出電壓。這些滯后控制回路調(diào)節(jié)器，通常稱為 DCAP 或恒定導(dǎo)通時(shí)間 (COT)，采用固有的穩(wěn)定控制回路。盡管并非總是必要的，但在任何閉環(huán)電力系統(tǒng)中測(cè)量穩(wěn)定性始終是一種很好的做法。

測(cè)量不同系統(tǒng)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性

在負(fù)載、輸入電壓或系統(tǒng)特性隨時(shí)間和/或溫度變化的情況下，有必要在商定的測(cè)試限制范圍內(nèi)測(cè)量環(huán)路穩(wěn)定性。盡管調(diào)節(jié)器在初始臺(tái)架測(cè)試期間可能看起來(lái)很穩(wěn)定，但在其他操作條件下或使用超出公差的組件構(gòu)建時(shí)可能會(huì)變得不穩(wěn)定。必須在所有最壞情況下的系統(tǒng)配置中測(cè)量電源的穩(wěn)定性，包括高/低輸入電壓和高/低輸出阻抗。在系統(tǒng)級(jí)別，分析電源負(fù)載以準(zhǔn)確產(chǎn)生最壞情況下的負(fù)載條件，包括可能出現(xiàn)的額外輸出電容和/或電感。