由于该图形以对数表示,即简单的减法,因此在增益较高的低频率区域阻抗会大大降低;在增益较少的高频率区域闭环和开环阻抗基本上是一样的。在此需要说明如下要点:1)峰值环路阻抗出现在电源交叉频率附近,或出现在环路增益等于 1(或 0dB)的地方;以及 2)在大部分时间里,电源控制带宽都将会高于滤波器谐振,因此峰值闭环阻抗将取决于交叉频率时的输出电容阻抗。
图 1闭环输出阻抗峰值 Zout 出现在控制环路交叉频率处
第二个需要注意的事项与负载变化幅度上升有关。如果负载变化幅度变化缓慢(dI/dt较低),则响应取决于与上升时间有关的低频率区域闭环输出阻抗;如果负载变化幅度变化极为快速,则输出阻抗将取决于输出滤波器 ESL。如果确实如此,则可能需要更多的高频旁通。最后,就极高性能的系统而言,电源的功率级可能会限制响应时间,即电感器中的电流可能不能像控制环路期望的那样快速响应,这是因为电感和施加的电压会限制电流转换速率。
下面是一个如何使用上述关系的示例。问题是根据 200kHz 开关电源 10 amp 变化幅度允许范围内的 50mV 输出变化挑选一个输出电容。所允许的峰值输出阻抗为:Zout=50 mV / 10 amps 或 5 毫欧。这就是最大允许输出电容 ESR。接下来就是建立所需的电容。幸运的是,ESR 和电容均为正交型,可单独处理。一个高(Aggressive) 电源控制环路带宽可以是开关频率的 1/6 或 30 kHz。于是在 30 kHz 时输出滤波电容就需要一个不到 5 毫欧的电抗,或高于 1000uF 的电容。
图 2 显示了在 5 毫欧 ESR、1000uF 电容以及 30 kHz 电压模式控制条件时这一问题的负载瞬态仿真。就校验这一方法是否有效的 10amp 负载变动幅度而言,输出电压变化大约为 52mV。
参考文献
2)《高级电子电路设计》,作者:Comer,David J.,出版商:Addison-Wesley Pub. Co., c1976, Chap. 6。
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