<h1>测试降压转换器稳定性的简单方法</h1> <br /> <p class="bady">AN075</p> <br /> <p class="bady">本应用笔记提供了一个详尽的指南，讨论如何评估转换器的稳定性。对设计者来说，考虑对转换器应用快速负载阶跃，并监控输出电压响应以识别潜在问题非常重要。实际上，具有不同补偿网络的不同降压转换器，可能有不同的方式来解决负载阶跃响应中的振铃问题。在本文的最后，将介绍一个简单且实用的，由锂离子电池驱动的自制工具，用于量测快速负载。</p> <br /> <br /> <h2 id="__Bookmark__0">1 时间域分析</h2> <p class="MsoNormal">检查转换器稳定性的常见方法是通过频率域分析，通过测量开环频率响应，并观察交叉点的控制回路交叉频率，和相位裕量。这是一种复杂的测量，需要专门的昂贵设备。快速检查转换器稳定性的简单方法，是通过将一个快速变化的阶跃负载施加到转换器，并观察负载阶跃期间的输出电压响应进行时间域分析：这个方法将突显出可能的回路稳定性、输入供应稳定性、斜率补偿问题、负载调节和布局问题。</p> <br /> <div class="tb-system"> <table class="MsoTableGrid" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse: collapse; border: none;"> <tbody> <tr> <td valign="top" style="width: 245pt; padding: 0cm 5.4pt;"> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image001_zh-cn.jpg"><img width="312" height="233" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image001_zh-cn.jpg" alt="一張含有 行, 圖表, 文字, 繪圖 的圖片 自動產生的描述" /></a></p> <p class="MsoCaption">图1</p> </td> <td valign="top" style="width: 500pt; padding: 0cm 5.4pt;"> <p class="MsoNormal">图1中的阶跃负载响应显示了几种转换器回路稳定性情况，从非常稳定（相位裕量75&deg;）到非常不稳定（相位裕量36&deg;）。可以看到，阶跃负载响应中的任何振铃都表示相位裕量过低，这增加了向振荡的倾向。</p> <p class="MsoNormal">重要的是，负载阶跃的速度（上升时间）应该比转换器的控制回路速度快得多，以便看到这些不稳定性效应。上升/下降时间为200至500nsec的阶跃负载将足以测试大多数降压转换器的稳定性。</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <br /> <div class="tb-system"> <table class="MsoTableGrid" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse: collapse; border: none;"> <tbody> <tr> <td valign="top" style="width: 329.65pt; padding: 0cm 5.4pt;"> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image002_zh-cn.jpg"><img width="419" height="250" id="Picture 23" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image002_zh-cn.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 螢幕擷取畫面, 方案 的圖片 自動產生的描述" /></a></p> <p class="MsoCaption">图2</p> </td> <td valign="top" style="width: 410pt; padding: 0cm 5.4pt;"> <p class="MsoNormal">图2展示了一种简单的工具，用于对转换器产生快速负载阶跃：由脉冲发生器驱动的MOSFET在转换器输出处打开和关闭一个负载电阻。固定电阻提供静态负载。通过电流探头测量负载电流，并直接在转换器输出电容器上测量转换器输出电压。使用此设置，可以轻松达到500nsec的负载阶跃上升和下降时间。</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <br /> <div class="tb-system"> <table class="MsoTableGrid" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse: collapse; border: none;"> <tbody> <tr> <td valign="top" style="width: 369.55pt; padding: 0cm 5.4pt;"> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image003_zh-cn.jpg"><img width="473" height="191" id="Picture 8" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image003_zh-cn.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 行, 繪圖 的圖片 自動產生的描述" /></a></p> <p class="MsoCaption">图3</p> </td> <td valign="top" style="width: 370pt; padding: 0cm 5.4pt;"> <p class="MsoNormal">图3显示了一个带有过多振铃的快速负载阶跃响应的例子。通过测量阶跃负载振铃频率，可以估计转换器的交叉频率。这对于找出不稳定性的原因可能有帮助。</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <br /> <br /> <h2 id="__Bookmark__1">2 如何改善振铃</h2> <p class="MsoNormal">具有Gm类型误差放大器的电流模式降压转换器具有连接到地的补偿网络。</p> <br /> <div class="tb-system"> <table class="MsoTableGrid" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0" style="border-collapse: collapse; border: none;"> <tbody> <tr style="height: 223pt;"> <td valign="top" style="width: 256.5pt; padding: 0cm 5.4pt; height: 223pt;"> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image004_zh-cn.jpg"><img width="313" height="263" id="Picture 5" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image004_zh-cn.jpg" alt="一張含有 圖表, 文字, 方案, 工程製圖 的圖片 自動產生的描述" /></a></p> <p class="MsoCaption">图4</p> </td> <td valign="top" style="width: 257pt; padding: 0cm 5.4pt; height: 223pt;"> <p class="MsoNormal">转换器回路带宽大约为：</p> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image005_zh-cn.png"><img width="165" height="34" id="圖片 17" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image005_zh-cn.png" alt="Technical Document Image Preview" /></a>, 其中f_C通常为1/10 &ndash; 1/20的切换频率。</p> <p class="MsoNormal">如果测量的交叉频率远高于公式计算的值，则必须找出偏差的原因。</p> <p class="MsoNormal">在许多情况下，由于DC偏置较高或ACRMS涟波电压较低导致电容量下降，MLCC输出电容器的值可能低于额定值。如果是这种情况，可以增加输出电容（添加更多电容器）或减小RCOMP，这两种方法都会降低转换器的带宽。请参见图4。</p> </td> </tr> <tr> <td valign="top" style="width: 256.5pt; padding: 0cm 5.4pt;"> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image006_zh-cn.jpg"><img width="320" height="245" id="Picture 6" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image006_zh-cn.jpg" alt="一張含有 圖表, 文字, 方案, 工程製圖 的圖片 自動產生的描述" /></a></p> <p class="MsoCaption">图5</p> </td> <td valign="top" style="width: 480pt; padding: 0cm 5.4pt;"> <p class="MsoNormal">具有OPAMP类型误差放大器的电流模式降压转换器有连接补偿网络，如图5所示。</p> <p class="MsoNormal">回路带宽由以下公式给出：<a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image007_zh-cn.png"><img width="151" height="35" id="圖片 18" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image007_zh-cn.png" alt="Technical Document Image Preview" /></a></p> <p class="MsoNormal">具有内部补偿的降压转换器IC经常使用此配置。 </p> <p class="MsoNormal">重要的是，要了解到反馈电阻R1的值在转换器稳定性中会造成影响。R1的值过低将导致交叉频率过高，并造成相位裕量低和阶跃负载响应中的振铃。</p> </td> </tr> </tbody> </table> </div> <br /> <p class="bady"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image016_zh-cn.png"><img width="680" height="183" id="圖片 1" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image016_zh-cn.png" alt="一張含有 圖表, 行, 文字, 繪圖 的圖片 自動產生的描述" /></a></p> <p class="Figure">图6</p> <br /> <p class="MsoNormal">Richtek新一代18V ACOT^&reg;产品，例如RT6252A/RT6252B、RT6253A/RT6253B、RT6262A/RT6262B、RT6263A/RT6263B、RT6264A/RT6264B，调整稳定度方式与RT7277相同。</p> <br /> <h3 id="__Bookmark__2">2.1 立锜ACOT^&reg;转换器稳定度</h3> <p class="MsoNormal">立锜ACOT^&reg;转换器没有误差放大器，因为它们以基于涟波的滞后控制模式运行。由于滞后控制回路的阻尼不足，ACOT^&reg;转换器可能会在负载阶跃中显示振铃。这种情况经常出现在输出电压较高或占空比较高的应用中。较大的输出电容也会增加输出振铃的机会。要增加控制回路的阻尼，请添加Cff，如图6所示。</p> <p class="MsoNormal">C_ff的最佳值可以从振铃频率推导出来：<a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image009_zh-cn.png"><img width="126" height="34" id="圖片 19" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image009_zh-cn.png" alt="Technical Document Image Preview" /></a> .</p> <p class="MsoNormal">下面的测量结果显示了一个5V应用与不同Cff值的例子。</p> <table class="MsoTableGrid" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="680" style="width: 510.2pt; margin-left: 5.4pt; border-collapse: collapse; border: none;"> <tbody> <tr style="height: 17pt;"> <td colspan="3" style="width: 454.8pt; border: 1pt solid windowtext; padding: 0cm 5.4pt; height: 17pt;"> <p class="MsoNormal">5V application: Cout = 44&micro;F</p> </td> </tr> <tr style="height: 17pt;"> <td style="width: 148.65pt; border-right: 1pt solid windowtext; border-bottom: 1pt solid windowtext; border-left: 1pt solid windowtext; border-image: initial; border-top: none; padding: 0cm 5.4pt; height: 17pt;"> <p class="MsoNormal">C_ff = 0pF</p> </td> <td style="width: 151.3pt; border-top: none; border-left: none; border-bottom: 1pt solid windowtext; border-right: 1pt solid windowtext; padding: 0cm 5.4pt; height: 17pt;"> <p class="MsoNormal">C_ff = 33pF</p> </td> <td style="width: 154.85pt; border-top: none; border-left: none; border-bottom: 1pt solid windowtext; border-right: 1pt solid windowtext; padding: 0cm 5.4pt; height: 17pt;"> <p class="MsoNormal">C_ff = 82pF</p> </td> </tr> <tr style="height: 17pt;"> <td style="width: 148.65pt; border-right: 1pt solid windowtext; border-bottom: 1pt solid windowtext; border-left: 1pt solid windowtext; border-image: initial; border-top: none; padding: 0cm 5.4pt; height: 17pt;"> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image010_zh-cn.jpg"><img width="189" height="142" id="Picture 10" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image010_zh-cn.jpg" alt="TEK00000.PNG" /></a></p> </td> <td style="width: 151.3pt; border-top: none; border-left: none; border-bottom: 1pt solid windowtext; border-right: 1pt solid windowtext; padding: 0cm 5.4pt; height: 17pt;"> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image011_zh-cn.jpg"><img width="189" height="142" id="Picture 12" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image011_zh-cn.jpg" alt="TEK00002.PNG" /></a></p> </td> <td style="width: 154.85pt; border-top: none; border-left: none; border-bottom: 1pt solid windowtext; border-right: 1pt solid windowtext; padding: 0cm 5.4pt; height: 17pt;"> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image012_zh-cn.jpg"><img width="189" height="142" id="Picture 14" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image012_zh-cn.jpg" alt="TEK00003.PNG" /></a></p> </td> </tr> </tbody> </table> <br /> <p class="MsoNormal"><strong>阶跃负载响应中振铃的其他原因：输入供应振铃</strong>。</p> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image013_zh-cn.jpg"><img width="632" height="193" id="Picture 7" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image013_zh-cn.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 行, 數字 的圖片 自動產生的描述" /></a></p> <p class="MsoNormal">转换器输出处的负载阶跃也将导致转换器输入处的负载阶跃。如果输入供应存在稳定性问题，或者输入供应线中存在电感，则输入供应的不稳定或共振也可能在输出轨道上可见。输入供应的共振问题可以通过在转换器MLCC输入电容器中，平行添加一个电解电容器来解决。它将充当RC抑制电路并进行平抑。</p> <br /> <br /> <h2 id="__Bookmark__3">3 简单的自制便携式负载瞬变工具范例</h2> <p class="MsoNormal">图7中的原理图显示了一种实用的灵活快速瞬变工具的解决方案。</p> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image014_zh-cn.jpg"><img width="600" id="Picture 30" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image014_zh-cn.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 方案, 圖解 的圖片 自動產生的描述" /></a></p> <p class="Figure">图7</p> <br /> <p class="af3">IC1是一种电压控制的PWM生成器IC。MOD脚上的电压设定了PWM的占空比，DIV脚上的电压设定了频率范围，并且连接到SET脚的电阻值设定了精确的频率。OUT脚具有足够的驱动能力，可以驱动上升时间和下降时间快的小型MOSFET。占空比通常设定在较低的水平，大约为5%。这使得在限制脉冲负载电阻和MOSFET中的总功率的同时，可以吸引较大的脉冲电流。大约150&micro;sec的脉冲宽度就足以在大多数DC/DC转换器中看到完整的电压下降和恢复，因此PWM频率可以设定在大约330Hz。</p> <p class="MsoNormal">最方便的是通过锂离子电池为电路供电；这使得电路完全隔离，避免了接地设备之间的地面反弹。这种电路的设计中，电池电压变化不会影响频率或占空比设定，并且由于电流消耗仅为0.4mA，因此电池的寿命非常长。</p> <p class="MsoNormal"><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image015_zh-cn.png"><img width="482" height="105" id="Picture 53" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-cn/image015_zh-cn.png" alt="transient tester_1.PNG" /></a></p> <br /> <p class="MsoNormal">如需获得更多信息，请阅读完整的应用说明：<a href="/zh-cn/design-support/application-notes/an038" class="link">降压转换器稳定性测试</a></p> <br /> <br /> <br /> <table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" style="width: 637.5pt; border-collapse: collapse; border: medium none;" class="3-51"> <tbody> <tr style="height: 17pt;"> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: #009eb8; background-color: #009eb8; background-image: url(e); background-repeat: repeat; background-attachment: scroll; background-clip: border-box; background-origin: padding-box; background-size: auto; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; height: 17pt;" colspan="2"> <span style="color: #ffffff;">相关资源</span> </td> </tr> <tr> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: #009eb8; background-color: #ffffff; background-image: url(e); background-repeat: repeat; background-attachment: scroll; background-clip: border-box; background-origin: padding-box; background-size: auto; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; height: 17pt;"> 立锜科技电子报 </td> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: #009eb8; background-color: #ffffff; background-image: url(e); background-repeat: repeat; background-attachment: scroll; background-clip: border-box; background-origin: padding-box; background-size: auto; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; height: 17pt;"> <a class="link" href="http://www.richtek.com/My%20Richtek/Newsletters" target="_blank">订阅立锜科技电子报</a> </td> </tr> <tr> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: #009eb8; background-color: #ffffff; background-image: url(e); background-repeat: repeat; background-attachment: scroll; background-clip: border-box; background-origin: padding-box; background-size: auto; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; height: 17pt;"> 档案下载 </td> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: #009eb8; background-color: #ffffff; background-image: url(e); background-repeat: repeat; background-attachment: scroll; background-clip: border-box; background-origin: padding-box; background-size: auto; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; height: 17pt;"> <a class="link" href="~/media/222E29E01D764F1A85629C328D5DA3F8.ashx">PDF 下载</a> </td> </tr> </tbody> </table> <br /> <br /> <br />

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