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负载瞬态测试的简化
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2008-08-15
李敏
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引言
负载瞬态测试是用于即时分析系统环路稳定性最简单
的诊断手段：作为电压调节器对负载电流变化的响应，输出
电压的直观表现与相位裕度直接相关。本文将示范如何进行
简单的负载瞬态测试，以及如何根据测试的结果估计相位
裕度。
电压调节
实际上所有电子器件都要求电源电压保持在特定的容差
范围内，即使负载电流发生变化。而电压调节器提供了这样
的固定电压（图1）。
通过电阻分压器感测输出电压，误差放大器调节电流源
IREG以将输出保持在标称电压上。
随着所需的负载电流从零至满载的变化，电压调节器
必须能保持其输出电压恒定，即使负载电流的变化发生在相
对较短的时间内：负载电流中的这种突然变化称之为负载瞬
态。定义电压调节器在负载瞬态期间保持其输出电压恒定的
能力为负载瞬态响应。
只要负载电流变化缓慢，很容易保持输出电压恒定。但
是当负载电流“阶跃”变化足够快时，输出电压也会变化。当负载电流产生变化时用输出电压改变的程度来定义负载瞬
态性能。
理解负载瞬态的关键原理如下：
1) 将电压调节器用作压控电流源，驱动到负载的电流
（从输出反馈的电压调节电流源）。调节器的电流源
在零时间内不会被改变，所以可推断出，如果我们使
负载电流足够快地变化，它将迫使输出电压也产生改
变。其变化的程度取决于调节器的速度，输出电容的
数量和类型，以及负载电流变化的di/dt速率。
2) 在调节器控制环路对负载变化进行调节的时间内，唯
一提供前一个稳态负载电流值和新值之间差别的是
输出电容。所以，控制负载瞬态期间输出电压的关键
在于输出电容，这些电容的电气特性会明显影响瞬态
响应。
3) 调节器控制环路的响应越快，在环路校正至新负载电
流值之前输出电容电压的变化就越少。因此可知，较
快的调节器可采用较小的输出电容（可以节省成本）
来保持相同的VOUT容差范围。
负载瞬态测试是用于即时分析系统环路稳定性最简单
的诊断手段：作为电压调节器对负载电流变化的响应，输出
电压的直观表现与相位裕度直接相关。本文将示范如何进行
简单的负载瞬态测试，以及如何根据测试的结果估计相位
裕度。
电压调节
实际上所有电子器件都要求电源电压保持在特定的容差
范围内，即使负载电流发生变化。而电压调节器提供了这样
的固定电压（图1）。
通过电阻分压器感测输出电压，误差放大器调节电流源
IREG以将输出保持在标称电压上。
随着所需的负载电流从零至满载的变化，电压调节器
必须能保持其输出电压恒定，即使负载电流的变化发生在相
对较短的时间内：负载电流中的这种突然变化称之为负载瞬
态。定义电压调节器在负载瞬态期间保持其输出电压恒定的
能力为负载瞬态响应。
只要负载电流变化缓慢，很容易保持输出电压恒定。但
是当负载电流“阶跃”变化足够快时，输出电压也会变化。当负载电流产生变化时用输出电压改变的程度来定义负载瞬
态性能。
理解负载瞬态的关键原理如下：
1) 将电压调节器用作压控电流源，驱动到负载的电流
（从输出反馈的电压调节电流源）。调节器的电流源
在零时间内不会被改变，所以可推断出，如果我们使
负载电流足够快地变化，它将迫使输出电压也产生改
变。其变化的程度取决于调节器的速度，输出电容的
数量和类型，以及负载电流变化的di/dt速率。
2) 在调节器控制环路对负载变化进行调节的时间内，唯
一提供前一个稳态负载电流值和新值之间差别的是
输出电容。所以，控制负载瞬态期间输出电压的关键
在于输出电容，这些电容的电气特性会明显影响瞬态
响应。
3) 调节器控制环路的响应越快，在环路校正至新负载电
流值之前输出电容电压的变化就越少。因此可知，较
快的调节器可采用较小的输出电容（可以节省成本）
来保持相同的VOUT容差范围。
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