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作者：Frederik Dostal，DI公司電源管理專(zhuān)家 摘要 任何開(kāi)關(guān)電源都無(wú)法提供絕對(duì)精確的輸出。輸出電壓的調(diào)節(jié)精度會(huì)受到多種容差的影響。本文解釋了各種不精確性的來(lái)源，并說(shuō)明了如何確定總?cè)莶罘秶?br /> 引言 開(kāi)關(guān)電源有一個(gè)反饋引腳，可用來(lái)設(shè)置輸出電壓。此輸出電壓由電源電路調(diào)節(jié)。但問(wèn)題是，電壓調(diào)節(jié)的精度如何。 圖1顯示了一個(gè)降壓式的開(kāi)關(guān)電源。 它利用一個(gè)已有的、通常不穩(wěn)定的電源電壓（輸入電壓），生成一個(gè)經(jīng)調(diào)節(jié)后盡可能精確的輸出電壓。 
圖1. 降壓式開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu) 輸出電壓的精度由多種影響因素和容差決定。 直流容差 直流調(diào)節(jié)偏差包含電壓轉(zhuǎn)換器中包含的基準(zhǔn)電壓的精度偏差（圖1）�；鶞�(zhǔn)電壓由集成電路設(shè)計(jì)者創(chuàng)建，它在電源電壓范圍、IC的制造容差和工作溫度范圍內(nèi)只有微小的偏差。電壓轉(zhuǎn)換器IC的數(shù)據(jù)手冊(cè)中會(huì)給出直流容差。直流容差的值可通過(guò)多種方式進(jìn)行規(guī)定，可以表示為基準(zhǔn)電壓線性調(diào)整率、輸出電壓負(fù)載調(diào)整率和穩(wěn)定反饋電壓。除了純基準(zhǔn)電壓的精度外，后者還包括反饋引腳處的其他IC特定的直流容差。 直流容差還包括穩(wěn)定輸出電壓與反饋引腳之間的電阻分壓器的電阻值偏差（圖1中的Rfb1和Rfb2）。這類(lèi)電阻有多種容差規(guī)格可選。通常，電阻的容差值接近規(guī)定的最大容差。在生產(chǎn)過(guò)程中，容差較小的優(yōu)質(zhì)電阻會(huì)被篩選出來(lái)，作為高精度電阻出售。 輸出電壓紋波 在開(kāi)關(guān)電源中，調(diào)節(jié)后的輸出電壓始終存在一定的電壓紋波。這種電壓紋波由降壓型穩(wěn)壓器的電感電流的波動(dòng)和輸出電容值及其等效串聯(lián)電阻(ESR)決定。通過(guò)使用高電感值的線圈和低ESR的大輸出電容，可以減少電壓紋波，但開(kāi)關(guān)電源無(wú)法完全消除輸出電壓紋波。 負(fù)載瞬變 影響所生成電壓精度的第三個(gè)因素是負(fù)載瞬變期間的行為。如果負(fù)載電流發(fā)生變化，生成的電壓可能會(huì)向上或向下偏離。負(fù)載瞬變的幅度越大，發(fā)生得越快，輸出電壓與設(shè)定點(diǎn)的短期偏差就越大。 為了盡可能降低此因素對(duì)所生成電壓的誤差的影響，控制回路的速度必須足夠快。ADI公司的LTpowerCAD®工具能夠優(yōu)化電源轉(zhuǎn)換器電路的控制回路。 圖2顯示了LT8642S的負(fù)載瞬變。負(fù)載電流在500 ns內(nèi)從100 mA提高到5 A，并在250 μs后又迅速降低。電壓峰值約為27.5 mV，電壓谷值約為26.4 mV。
圖2.使用LTpowerAnalyzer在時(shí)域中測(cè)量負(fù)載瞬變 負(fù)載瞬變由ADI公司的LTpowerAnalyzer測(cè)量。利用此硬件，可以輕松測(cè)量不同電流電平和不同階躍時(shí)間的負(fù)載瞬變。 圖3顯示了影響開(kāi)關(guān)電源容差的不同因素。
圖3.影響電源輸出電壓精度的不同因素 結(jié)語(yǔ) 選擇電源電路時(shí)，首先必須確定具體應(yīng)用所需的電壓精度。這一點(diǎn)非常關(guān)鍵，因?yàn)樗苯佑绊懺骷倪x型。例如：如果在乎直流精度，要重點(diǎn)選擇電源轉(zhuǎn)換器IC和電阻分壓器；如果考慮輸出電壓紋波和負(fù)載瞬變，要選擇合適的電感和輸出電容。此外，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化電路的控制回路，以盡可能有效地處理負(fù)載瞬變，例如采用盡可能低的電壓偏移。 作者簡(jiǎn)介 Frederik Dostal是一名擁有20多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的電源管理專(zhuān)家。他曾就讀于德國(guó)埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專(zhuān)業(yè)，并于2001年加入National Semiconductor公司，擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師，幫助客戶在項(xiàng)目中實(shí)施電源管理解決方案，進(jìn)而積累了不少經(jīng)驗(yàn)。在此期間，他還在美國(guó)亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔(dān)任應(yīng)用工程師，負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔(dān)任多個(gè)產(chǎn)品線和歐洲技術(shù)支持職位，具備廣泛的設(shè)計(jì)和應(yīng)用知識(shí)，目前擔(dān)任電源管理專(zhuān)家。Frederik在ADI的德國(guó)慕尼黑分公司工作。 |
