基于脉冲负载的中小功率开关电源研究(2)
电阻产生的跌落可由（ 3） 式得到：
电感产生的跌落可以由（ 4） 式得到：
在Tr 时间段内， 由负载突变造成的输出电压跌落为：
在负载电流达到最大值后， 电容上的电压继续跌落， 直到反馈系统开始工作， 电感的平均电流等于负载电流时， 电容上面的电压才开始回升。反馈系统开始工作， 取决于反馈系统的响应速度， 也就是取决于整个电源环路的带宽。假设整个环路的的交叉频率为f 。， 输出电压的跌落可以通过交叉频率f 处的输出滤波电容的容抗计算 。输出电容在交叉频率处的容抗为：
故由反馈环路引起的电压跌落可以由（ 6） 式得到：
2. 2 脉冲负载仿真
根据脉冲负载原理， 构建一个非隔离Buck 控制器进行仿真。开关频率为400 kHz, 滤波电容的等效电阻为50 mΩ ，等效电感为10 nH, 电容容量为330μ F，整个回路的交越频率为25 kHz。仿真结果如图3所示。脉冲负载幅度为3 A, 上升时间50 ns。
图3 脉冲负载原理仿真
电路仿真结果如图4 所示。输出电压波形在突然增加负载时开始跌落， 由于整个PWM 的反馈系统还没有起作用， 电容的电压被拉低， 形成一个凹陷。随着PWM 开始检测到输出电压的降低， 开始从输入端传递能量到滤波电容上， 电容的电压开始回升， 直到回到稳定值。电压从跌落到恢复到稳定值的过程中， 没有出现振荡， 表明在此参数条件下，整个电源环路具有合适的增益余量和相位余量。
图4 脉冲负载输出电压
局部放大波形如图5 所示。图6 是图5 中B 处的放大时序， 此处的凹陷主要由电容上等效电感和等效电阻的影响造成。从仿真图上可以看出， 等效电感引起的跌落为601 mV, 与用（ 4） 式计算的结果（ 600 mV） 相当。当负载电流达到最大值后， 电压开始回升600 mV。等效电感造成的电压跌落消失。等效电阻产生的最大跌落为Iout×Cesr = 150 mV, 与仿真结果145 mV 一致。
图5 图4中A处的放大波形
从图5 可以看出， 当负载电流达到最大值后， 等效电感产生的电压跌落消失， 等效电阻产生的电压跌落达到最大值150 mV。随后， 电容电压继续跌落， 待反馈回路起作用后， 电感的平均电流等于负载电流时， 输出电压开始回升， 最终回到稳定的状态。
从图5 可以看出， 反馈环路响应速度的快慢影响着输出电压的跌落幅度。
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电阻产生的跌落
几种控制方式的比较
反激变换器脉冲负载分析
实验验证
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( 发表人：大本 )