
線性穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性優(yōu)化簡(jiǎn)易方法:階躍響應(yīng)法
發(fā)布時(shí)間:2021-08-04 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】在大容量多層陶瓷電容器(以下簡(jiǎn)稱“MLCC”)并不常見(jiàn)的時(shí)代開(kāi)發(fā)出來(lái)的線性穩(wěn)壓器,當(dāng)在線性穩(wěn)壓器輸出端連接MLCC等低ESR的電容器時(shí),可能會(huì)在線性穩(wěn)壓器反饋環(huán)路中發(fā)生相位延遲并引起振蕩。在這種情況下,可以在線性穩(wěn)壓器中通過(guò)與輸出電容器串聯(lián)插入電阻器并增加ESR使相位超前來(lái)避免振蕩。
確定要串聯(lián)插入的電阻值時(shí),正確方法是使用頻率特性分析儀(FRA)來(lái)確認(rèn)相應(yīng)電路中的線性穩(wěn)壓器的實(shí)際相位裕度。但是,如果無(wú)法使用FRA,或者即使可以使用FRA卻由于輸出電壓固定型線性穩(wěn)壓器的反饋環(huán)路位于IC內(nèi)部而無(wú)法訪問(wèn),那么就無(wú)法通過(guò)FRA來(lái)測(cè)量相位裕度。其解決方案之一是使用階躍響應(yīng)法簡(jiǎn)單確認(rèn)線性穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。
什么是階躍響應(yīng)法?
階躍響應(yīng)法是通過(guò)使輸出負(fù)載(輸出電流)急劇變化(階躍),用示波器一邊確認(rèn)此時(shí)的輸出電壓波動(dòng)(即負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)特性),一邊調(diào)整為理想響應(yīng)特性的方法。盡管使用這種方法無(wú)法測(cè)量精確的相位和增益,但即或使用FRA,最終也必須觀察并確認(rèn)實(shí)際的階躍響應(yīng)情況。從這個(gè)意義上講,雖然涉及到實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),但是通過(guò)階躍響應(yīng)來(lái)確認(rèn)穩(wěn)定性的方法并不是沒(méi)有根據(jù)的。
下面是測(cè)試階躍響應(yīng)的電路示例。設(shè)置是比較容易的。將電子負(fù)載設(shè)備連接到線性穩(wěn)壓器的輸出端并使負(fù)載電流急劇變化,通過(guò)示波器監(jiān)測(cè)輸出電壓和負(fù)載電流。
如果沒(méi)有電子負(fù)載設(shè)備,也可以使用有晶體管開(kāi)關(guān)的電路進(jìn)行測(cè)試。將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器連接到N-ch MOSFET的柵極,并使晶體管快速ON/OFF。當(dāng)晶體管OFF時(shí),電流為0A;當(dāng)晶體管ON時(shí),流過(guò)VO÷RL的電流。

使負(fù)載電流以1A/µs的轉(zhuǎn)換速率從比如0A急劇變化到線性穩(wěn)壓器的最大輸出電流。受這種又大又急劇的電流階躍影響,輸出電壓基本上會(huì)發(fā)生波動(dòng),并在一段時(shí)間后穩(wěn)定下來(lái)。通過(guò)調(diào)整相應(yīng)的器件常數(shù)(在該示例的情況下,是電路圖中的RESR),來(lái)逐步優(yōu)化輸出電壓的波動(dòng)幅度和達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間。
關(guān)鍵要點(diǎn):
?對(duì)于線性穩(wěn)壓器而言,當(dāng)使用MLCC等低ESR的電容器作為輸出電容器時(shí),某些線性穩(wěn)壓器可能會(huì)發(fā)生振蕩。
?對(duì)于線性穩(wěn)壓器而言,在這種情況下,可以通過(guò)與輸出電容器串聯(lián)插入電阻器并增加ESR使相位超前來(lái)避免振蕩。
?確定要串聯(lián)插入的電阻值時(shí),通常采用確認(rèn)其電路中線性穩(wěn)壓器的相位裕度的方法。
?當(dāng)無(wú)法測(cè)量相位裕度時(shí),解決方案之一是使用階躍響應(yīng)法簡(jiǎn)單確認(rèn)線性穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性。
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