<H1>測試降壓轉換器穩定性的簡單方法</H1> <BR> <p class=bady>AN075</p> <BR> <p class=bady>本應用筆記提供了一個詳盡的指南，討論如何評估轉換器的穩定性。對設計者來說，考慮對轉換器應用快速負載階躍，並監控輸出電壓響應以識別潛在問題非常重要。實際上，具有不同補償網絡的不同降壓轉換器，可能有不同的方式來解決負載階躍回應中的振鈴問題。在本文的最後，將介紹一個簡單且實用的，由鋰離子電池驅動的自製工具，用於量測快速負載。</p> <br><br> <H2 id="__Bookmark__0">1 時間域分析</H2> <p class=MsoNormal>檢查轉換器穩定性的常見方法是通過頻率域分析，通過測量開環頻率響應，並觀察交叉點的控制迴路交叉頻率，和相位裕量。這是一種複雜的測量，需要專門的昂貴設備。快速檢查轉換器穩定性的簡單方法，是通過將一個快速變化的階躍負載施加到轉換器，並觀察負載階躍期間的輸出電壓響應進行時間域分析：這個方法將突顯出可能的迴路穩定性、輸入供應穩定性、斜率補償問題、負載調節和佈局問題。</p> <BR> <div class="tb-system"> <table class=MsoTableGrid border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 style='border-collapse:collapse;border:none'> <tr> <td width=327 valign=top style='width:245.0pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image001_zh-tw.jpg" ><img width=312 height=233 src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image001_zh-tw.jpg" alt="一張含有 行, 圖表, 文字, 繪圖 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=MsoCaption>圖1</p> </td> <td valign=top style='width:500pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal>圖1中的階躍負載回應顯示了幾種轉換器迴路穩定性情況，從非常穩定（相位裕量75°）到非常不穩定（相位裕量36°）。可以看到，階躍負載回應中的任何振鈴都表示相位裕量過低，這增加了向振蕩的傾向。</p> <p class=MsoNormal>重要的是，負載階躍的速度（上升時間）應該比轉換器的控制迴路速度快得多，以便看到這些不穩定性效應。上升/下降時間為200至500nsec的階躍負載將足以測試大多數降壓轉換器的穩定性。</p> </td> </tr> </table> </div> <br> <div class="tb-system"> <table class=MsoTableGrid border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 style='border-collapse:collapse;border:none'> <tr> <td width=440 valign=top style='width:329.65pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image002_zh-tw.jpg" ><img width=419 height=250 id="Picture 23" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image002_zh-tw.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 螢幕擷取畫面, 方案 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=MsoCaption>圖2</p> </td> <td valign=top style='width:410pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal>圖2展示了一種簡單的工具，用於對轉換器產生快速負載階躍：由脈衝發生器驅動的MOSFET在轉換器輸出處打開和關閉一個負載電阻。固定電阻提供靜態負載。通過電流探頭測量負載電流，並直接在轉換器輸出電容器上測量轉換器輸出電壓。使用此設置，可以輕鬆達到500nsec的負載階躍上升和下降時間。</p> </td> </tr> </table> </div> <br> <div class="tb-system"> <table class=MsoTableGrid border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 style='border-collapse:collapse;border:none'> <tr> <td width=493 valign=top style='width:369.55pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image003_zh-tw.jpg" ><img width=473 height=191 id="Picture 8" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image003_zh-tw.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 行, 繪圖 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=MsoCaption>圖3</p> </td> <td valign=top style='width:370pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal>圖3顯示了一個帶有過多振鈴的快速負載階躍回應的例子。通過測量階躍負載振鈴頻率，可以估計轉換器的交叉頻率。這對於找出不穩定性的原因可能有幫助。</p> </td> </tr> </table> </div> <br><br> <H2 id="__Bookmark__1">2 如何改善振鈴</H2> <p class=MsoNormal>具有Gm類型誤差放大器的電流模式降壓轉換器具有連接到地的補償網絡。</p> <BR> <div class="tb-system"> <table class=MsoTableGrid border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 style='border-collapse:collapse;border:none'> <tr style='height:223.0pt'> <td width=342 valign=top style='width:256.5pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; height:223.0pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image004_zh-tw.jpg" ><img width=313 height=263 id="Picture 5" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image004_zh-tw.jpg" alt="一張含有 圖表, 文字, 方案, 工程製圖 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=MsoCaption>圖4</p> </td> <td valign=top style='width:480pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; height:223.0pt'> <p class=MsoNormal>轉換器迴路帶寬大約為： </p> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image005_zh-tw.png" ><img width=165 height=34 id="圖片 17" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image005_zh-tw.png" alt="Technical Document Image Preview"></a>, 其中f_C通常為1/10 – 1/20的切換頻率。</p> <p class=MsoNormal>如果測量的交叉頻率遠高於公式計算的值，則必須找出偏差的原因。</p> <p class=MsoNormal>在許多情況下，由於DC偏置較高或ACRMS漣波電壓較低導致電容量下降，MLCC輸出電容器的值可能低於額定值。如果是這種情況，可以增加輸出電容（添加更多電容器）或減小RCOMP，這兩種方法都會降低轉換器的帶寬。請參見圖4。</p> </td> </tr> <tr> <td width=342 valign=top style='width:256.5pt;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image006_zh-tw.jpg" ><img width=320 height=245 id="Picture 6" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image006_zh-tw.jpg" alt="一張含有 圖表, 文字, 方案, 工程製圖 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=MsoCaption>圖5</p> </td> <td valign=top style='width:257pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt'> <p class=MsoNormal>具有OPAMP類型誤差放大器的電流模式降壓轉換器有連接補償網絡，如圖5所示。</p> <p class=MsoNormal>迴路帶寬由以下公式給出：<a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image007_zh-tw.png" ><img width=151 height=35 id="圖片 18" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image007_zh-tw.png" alt="Technical Document Image Preview"></a></p> <p class=MsoNormal>具有內部補償的降壓轉換器IC經常使用此配置。 </p> <p class=MsoNormal>重要的是，要瞭解到反饋電阻R1的值在轉換器穩定性中會造成影響。R1的值過低將導致交叉頻率過高，並造成相位裕量低和階躍負載回應中的振鈴。</p> </td> </tr> </table> </div> <br> <p class=bady><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image016_zh-tw.png" ><img width=680 height=183 id="圖片 1" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image016_zh-tw.png" alt="一張含有 圖表, 行, 文字, 繪圖 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=Figure>圖6</p> <BR> <p class=MsoNormal>Richtek新一代18V ACOT^&reg;產品，例如RT6252A/RT6252B、RT6253A/RT6253B、RT6262A/RT6262B、RT6263A/RT6263B、RT6264A/RT6264B，調整穩定度方式與RT7277相同。</p> <br> <H3 id="__Bookmark__2">2.1 立錡ACOT^&reg;轉換器穩定度</H3> <p class=MsoNormal>立錡ACOT^&reg;轉換器沒有誤差放大器，因為它們以基於漣波的滯後控制模式運行。由於滯後控制迴路的阻尼不足，ACOT^&reg;轉換器可能會在負載階躍中顯示振鈴。這種情況經常出現在輸出電壓較高或占空比較高的應用中。較大的輸出電容也會增加輸出振鈴的機會。要增加控制迴路的阻尼，請添加Cff，如圖6所示。</p> <p class=MsoNormal>C_ff的最佳值可以從振鈴頻率推導出來：<a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image009_zh-tw.png" ><img width=126 height=34 id="圖片 19" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image009_zh-tw.png" alt="Technical Document Image Preview"></a> .</p> <p class=MsoNormal>下面的測量結果顯示了一個5V應用與不同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'> <tr style='height:17.0pt'> <td width=606 colspan=3 style='width:454.8pt;border:solid windowtext 1.0pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;height:17.0pt'> <p class=MsoNormal>5V application: Cout = 44&micro;F</p> </td> </tr> <tr style='height:17.0pt'> <td width=198 style='width:148.65pt;border:solid windowtext 1.0pt;border-top: none;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;height:17.0pt'> <p class=MsoNormal>C_ff = 0pF</p> </td> <td width=202 style='width:151.3pt;border-top:none;border-left:none; border-bottom:solid windowtext 1.0pt;border-right:solid windowtext 1.0pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;height:17.0pt'> <p class=MsoNormal>C_ff = 33pF</p> </td> <td width=206 style='width:154.85pt;border-top:none;border-left:none; border-bottom:solid windowtext 1.0pt;border-right:solid windowtext 1.0pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;height:17.0pt'> <p class=MsoNormal>C_ff = 82pF</p> </td> </tr> <tr style='height:17.0pt'> <td width=198 style='width:148.65pt;border:solid windowtext 1.0pt;border-top: none;padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;height:17.0pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image010_zh-tw.jpg" ><img width=189 height=142 id="Picture 10" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image010_zh-tw.jpg" alt=TEK00000.PNG></a></p> </td> <td width=202 style='width:151.3pt;border-top:none;border-left:none; border-bottom:solid windowtext 1.0pt;border-right:solid windowtext 1.0pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;height:17.0pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image011_zh-tw.jpg" ><img width=189 height=142 id="Picture 12" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image011_zh-tw.jpg" alt=TEK00002.PNG></a></p> </td> <td width=206 style='width:154.85pt;border-top:none;border-left:none; border-bottom:solid windowtext 1.0pt;border-right:solid windowtext 1.0pt; padding:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt;height:17.0pt'> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image012_zh-tw.jpg" ><img width=189 height=142 id="Picture 14" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image012_zh-tw.jpg" alt=TEK00003.PNG></a></p> </td> </tr> </table> <br> <p class=MsoNormal><strong>階躍負載回應中振鈴的其他原因：輸入供應振鈴</strong>。</p> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image013_zh-tw.jpg" ><img width=632 height=193 id="Picture 7" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image013_zh-tw.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 行, 數字 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=MsoNormal>轉換器輸出處的負載階躍也將導致轉換器輸入處的負載階躍。如果輸入供應存在穩定性問題，或者輸入供應線中存在電感，則輸入供應的不穩定或共振也可能在輸出軌道上可見。輸入供應的共振問題可以通過在轉換器MLCC輸入電容器中，平行添加一個電解電容器來解決。它將充當RC抑制電路並進行平抑。</p> <br><br> <H2 id="__Bookmark__3">3 簡單的自製便攜式負載瞬變工具範例</H2> <p class=MsoNormal>圖7中的原理圖顯示了一種實用的靈活快速瞬變工具的解決方案。</p> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image014_zh-tw.jpg" ><img width=600 id="Picture 30" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image014_zh-tw.jpg" alt="一張含有 文字, 圖表, 方案, 圖解 的圖片&#10;&#10;自動產生的描述"></a></p> <p class=Figure>圖7</p> <BR> <p class=MsoNormal>IC1是一種電壓控制的PWM生成器IC。MOD腳上的電壓設定了PWM的占空比，DIV腳上的電壓設定了頻率範圍，並且連接到SET腳的電阻值設定了精確的頻率。OUT腳具有足夠的驅動能力，可以驅動上升時間和下降時間快的小型MOSFET。占空比通常設定在較低的水平，大約為5%。這使得在限制脈衝負載電阻和MOSFET中的總功率的同時，可以吸引較大的脈衝電流。大約150&micro;sec的脈衝寬度就足以在大多數DC/DC轉換器中看到完整的電壓下降和恢復，因此PWM頻率可以設定在大約330Hz。</p> <p class=MsoNormal>最方便的是通過鋰離子電池為電路供電；這使得電路完全隔離，避免了接地設備之間的地面反彈。這種電路的設計中，電池電壓變化不會影響頻率或占空比設定，並且由於電流消耗僅為0.4mA，因此電池的壽命非常長。</p> <p class=MsoNormal><a class="fancybox" href="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image015_zh-tw.png" ><img width=482 height=105 id="Picture 53" src="/content/dam/richtek-eds/resources/application-notes/an075/html-images-zh-tw/image015_zh-tw.png" alt="transient tester_1.PNG"></a></p> <br> <p class=MsoNormal>如需獲得更多資訊，請閱讀完整的應用說明：<a href="/zh-tw/design-support/application-notes/an038" class="link">降壓轉換器穩定性測試</a></p> <BR><BR><BR> <table class="3-51" style="border: currentColor; border-image: none; width: 637.5pt; border-collapse: collapse;" border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tbody> <tr> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(0, 158, 184);" colspan="2"> <span style="color: rgb(255, 255, 255);">相關資源</span> </td> </tr> <tr> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> 立錡科技電子報 </td> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> <a class="link" href="http://www.richtek.com/My%20Richtek/Newsletters" target="_blank"> 訂閱立錡科技電子報</a> </td> </tr> <tr style="height: 17pt;"> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> 檔案下載 </td> <td style="border-width: 1pt 1px 1px 1pt; border-style: solid; border-color: rgb(0, 158, 184); height: 17pt; padding-right: 5pt; padding-left: 5pt; background-image: url(e); background-attachment: scroll; background-repeat: repeat; background-size: auto auto; background-origin: padding-box; background-clip: border-box; background-color: rgb(255, 255, 255);"> <a class="link" href="~/media/9DE256C299C44B0A8E3D4553D6206F43.ashx"> PDF 下載</a> </td> </tr> </tbody> </table> <br><br><br>

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