开关稳压器中负载瞬态响应的探讨、测量方法

接着说明“开关稳压器的评估”第3项“负载瞬态响应的探讨、测量方法”。

何谓负载瞬态响应

负载瞬态响应是指针对急剧负载变动的输出响应特性，也就是说，下降或上升的输出电压返回到设定值为止的时间或波形。与负载调节不同，如文字所述为瞬态状态的特性。英语是Transient response（瞬态响应），具体现象以下图说明。

由左图波形中可知，负载电流（下方波形）以上升时间（tr）1μsec之高速从零上升。相对的，输出电压（上方波形）因电压瞬间下降后急速上升，稍微超过原本恒定时的电压再下降，呈现稳定状态。此外，想必也可知道负载电流急剧下降时会产生此相反之反应。

简单说来，负载上升时迫切需要电流，因输出来不及供给电流故电压会下降。为使已下降的电压返回至设定值，输出须供给好几次周期的最大电流，然而一供给过多的话电压会上升一些，于是这次又降低电流供给来配合设定值。对此，在某程度上请视为正常的负载瞬态响应。有其他因素或异常时，除了此现象外也可包含其他现象。

所谓理想的负载瞬态响应，意指针对负载电流的变动以短暂的开关周期（短时间）进行反应，将输出电压的下降（上升）设至最低限度并使其于最低限度的时间恢复而稳定，总之如图中须状波形的瞬态电压的发生会变得极小且短时间。

中央的图表其负载电流的上升/下降时间为10μsec、右边则为100μsec。此例显示，如果负载电流变动穏定的话，响应的轨迹会变好，输出电压变动少。但是，实际上要调整电路中负载电流的瞬态是很困难的。

尽管为此种电源瞬态响应特性，然而基本上可以视为与运算放大器的频率特性（相位裕量和交越频率）相同。如果电源的控制环路的频率特性适当且稳定的话，可以将输出电压的瞬态变动抑制在最小限度。

瞬态响应特性的评估要点

评估电源负载瞬态响应时的要点总结如下。

评估电源的负载瞬态响应的要点

根据待机状态检查换醒等针对急剧负载电流变动的输出的稳定性、响应速度。

需要调整频率响应特性时以ITH引脚调整。

虽然可以从所观察的波形来推测相位裕量或交越频率，不过频率特性解析器（FRA）比较便利。

也须探讨是否为正常工作下的响应、电感的饱和、限流功能启动等异常。

无法取得必要的响应特性时应探讨其他控制方式或频率、外置常量。

瞬态响应特性的评估方法

上述评估要点虽然并非无法从观察波形推测相位裕量或交越频率，不过作业相当麻烦。最近所谓频率特性解析器（FRA）的测量仪器相当普及，可以非常简单地测量电源电路的相位裕量或频率特性，故利用FRA非常有效。

实际上，如果实验中没有可以瞬间ON/OFF大电流的适当负载装置时则变得简单一些，可以使用类似右边以MOSFET为开关的电路。当然，tr、tf有必要确认。

负载瞬态响应的实际和调整例

开关稳压器ICC具备调整响应特性的引脚多有ITH称呼。在IC技术规格所示的应用电路中以其条件提示连接于适当ITH引脚的电容器或电阻的常量和构造成。基本上须以其为始点进行调整使实际制作的电路满足要求。首先，最好应该固定电容器，变更电阻值。

此次以下列“BD9A300MUV”为例，ITH引脚的电容器固定后调整电阻值，并以示波器的波形及FRA的频率特性解析图来表示负载瞬态响应特性如何变化。

① R3=9.1kΩ、C6＝2700pF　（推荐常量下大致适当的响应和频率特性）

② R3=3kΩ、C6＝2700pF

※带宽因减少R3的电阻值而变窄，负载响应恶化。

工作本身没有问题，但相位裕量过度。

③ R3=27kΩ、C6＝2700pF

※带宽因增加R3电阻而变宽，负载响应变好，

不过电压变动时会发生铃响（波形扩大部）。

相位裕量，有可能会因扰动而发生异常振荡。

④ R3=43kΩ、C6＝2700pF

※而且一增加R3的电阻值便会发生异常振荡。

以上是ITH引脚的响应特性的调整例。基本上无法完全消除发生于输出电压的电压瞬态，因此须进行调整来使其反应对于供电电路工作不会产生问题。

关键要点：

・瞬态负载种类视电路而定，电源的响应也各有不同，故有必要配合条件调整。

・主要采取调整IC的瞬态响应特性的方法，不过也可通过缓和负载瞬态来对应。

・环路稳定性一低便会发生振荡等异常现象，故观察输出电压波形是不可或缺。