如何减小电源内阻

图5. 在VMIN以上，MAX1626的输入I-V特性非常接近于90%效率的理想器件

当VIN超过VL时，输入电流向最大值攀升，并在VOUT首次到达预定输出电压(3.3V)时达到最大。相应的输入电压(VMIN)是DC-DC转换器产生预定输出电压所需的最低值。当VIN > VMIN时，90%效率的恒功率曲线非常接近于MAX1626的输入曲线。与理想曲线的偏离，主要是由于DC-DC转换器的效率随输入电压的变化发生了微小改变。

电源设计者必须保证DC-DC转换器永远不进入双稳态。当系统的负载线与DC-DC转换器曲线的交点位于或低于VMIN/IMAX (图6)时就有可能形成双稳态。

图6. 从该图可以更为清楚地观察到造成双稳态甚至三稳态的相交点

取决于负载线的斜率和位置，一个系统可能会有两个甚至三个稳态。应该注意的是，较低的VPS可能会使负载线只有一个位于VL和VMIN间的单一交点，导致系统处于稳态，但却不能正常工作!因此，作为一个规则，负载线一定不能接触到DC-DC转换器曲线的顶端，而且不能移到它的下方。

在图6中，负载线电阻(RS，数值等于-1/斜率) 有一个上限，称为RBISTABLE：

电源内阻(RS)应该始终小于RBISTABLE。否则的话，就有严重降低工作效率或使DC-DC转换器完全停止工作的危险。

对于一个实际系统，将[9]式所表示的电源效率及其内阻之间的关系，用图形表示出来会更有助于理解(图7) 。假设有下列条件：

图7. 该电源效率随电源内阻变化曲线说明，对于一个给定的RS值，可能会有多个效率值

VPS = 10V 开路电源电压
VMIN = 2V 保证正常工作所需的最小输入电压
PIN = 50W 输入DC-DC转换器的功率(POUT/EFFDCDC)

利用[12]式，可计算出RBISTABLE为0.320Ω。方程[9]的图形表明，电源效率随着RS的增加而跌落，在RS = RBISTABLE时跌落达20%。注意：该结论并不具有普遍性，对于每个应用，必须分别进行计算。RS的来源之一，是所有电源无法避免的、有限的输出电阻，它可通过负载调整来确定，后者通常定义为：

负载调整 =

所以，

一个具有1%负载调整的5V/10A电源，输出电阻仅5.0mΩ—对于10A负载还不算大。

搞清楚多大的电源内阻(RS)可以接受，以及该项参数对于系统效率有什么样的影响，是很有必要的。前面已经提到，RS必须低于RBISTABLE，但是，究竟应该低多少？要回答这个问题，可以根据[9]式，解出RS和EFFSOURCE的关系，并分别求出EFFSOURCE为95%、90%和85%时的对应值。RS95是在给定的输入输出条件下，95%电源效率所对应的RS。考虑以下四个采用普通DC-DC转换器的应用实例。

实例1：从5V输入提供3.3V 输出，负载电流2A 。对于95%的电源效率，需要特别注意的是，保持5V电源和DC-DC转换器输入端之间的电阻远低于162mΩ。注意到RS90 = RBISTABLE。这样的RS90值同时说明，效率会同样容易地从90%变为10%！需要注意的是，系统效率(而非电源效率)是电源效率、DC-DC转换器效率和负载效率三者的乘积。

实例1. 采用MAX797或MAX1653 DC-DC转换器的应用(IOUT = 2A)

实例2. 采用MAX797或MAX1653 DC-DC转换器的应用(IOUT = 20A)

实例3. 有独立+5V电源的MAX1710 DC-DC转换器应用(VPS = 4.5V)

实例4. 有独立+5V电源的MAX1710 DC-DC转换器应用(VPS = 15V)

在查阅DC-DC转换器的特性参数时，常倾向于将电源电压设定在尽量接近输出电压的值，以便获得最高的转换效率。然而，这种策略对于其他一些元件，例如导线、连接器和走线布局等，提出了一些不必要的限制条件，并导致了成本的增加。而系统效率还是受到损害。本文所提供的分析方法，使得这种对于电源系统的折衷考虑更加直观和显而易见。