隨著無線手持設(shè)備、PDA以及其它便攜式電子產(chǎn)品的外形尺寸不斷縮小,其復(fù)雜程度也持續(xù)增加,設(shè)計工程師將要面對越來越多的問題,包括電池壽命、板載面積、發(fā)熱量及功率消耗。
當使用DC/DC轉(zhuǎn)換器時,效率是主要的目標。許多設(shè)計需求都涉及到將確定的電池電壓轉(zhuǎn)換至某個較低的供電電壓。盡管線性穩(wěn)壓器可實現(xiàn)此目標,但卻無法達到基于交換調(diào)節(jié)器(switching regulator)類設(shè)計的效率。本文將探討若干個設(shè)計人員在折衷解決方案尺寸、性能集成本所需面對的,的問題。
大信號響應(yīng)vs.小信號響應(yīng)
開關(guān)變換器基于非常復(fù)雜的穩(wěn)壓電路配置,以保持任意負載情況下的高效率?,F(xiàn)代的CPU核心電源需要穩(wěn)壓器具有快速及順暢的大信號響應(yīng)。例如,當處理器由閑置狀態(tài)轉(zhuǎn)換至全速運轉(zhuǎn)狀態(tài)時,核心所汲取的電流可非??焖俚膹娜舾蓚€微安培(micro-amp)上升至兩百多個毫安培(milli-amp)。
隨著負載狀態(tài)的不斷改變,回路也快速的響應(yīng)著的需求,以確保電壓處于穩(wěn)壓限之內(nèi)。負載改變的總量及速率決定了回路的響應(yīng)應(yīng)稱為大信號響應(yīng)還是小信號響應(yīng)。在此,我們基于某個狀態(tài)恒定的工作點定義小信號參數(shù)。因此,我們一般認定在恒定狀態(tài)點上下10%的變動稱為小信號改變。
在實踐中,誤差放大器具有轉(zhuǎn)換(slew)的限制而不用于控制回路,因為負載的瞬變所發(fā)生時間非常短,超出了誤差放大器的響應(yīng)范圍,從而,輸出電容將抑制瞬變的電流直至電感電流能“趕上(catch up)”。
大信號響應(yīng)可能臨時性的使回路脫離工作狀態(tài)。盡管如此,還是要求回路在進入或脫離大信號響應(yīng)時必須平滑順暢?;芈返膸捲綄?,對于負載的瞬態(tài)響應(yīng)程度就越快。
盡管穩(wěn)壓回路在預(yù)期的小信號情況下可展示出足夠的增益及相位裕量,但開關(guān)變換器在線路或負載瞬變時仍可能出現(xiàn)不穩(wěn)定及振蕩。在選擇外部元件時,電源設(shè)計者需要清楚地了解此類限制,否則,其設(shè)計將難于成功。
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