作者：Bob Hanrahan德州儀器

此前，我已經(jīng)發(fā)表了有關如何測試電源設計的三篇文章中的前兩篇，即效率測量（第 1 篇）和噪聲測量（第 2 篇）。文章主要涵蓋各種噪聲源以及如何使用示波器正確測量噪聲。此外，我還討論了由線路及負載瞬態(tài)產(chǎn)生的輸出錯誤問題。

今天，我要談談電源測試的第三個也是最后一個指標：穩(wěn)定性測量。

電源屬于閉環(huán)放大器，負責吸收電能并將其轉(zhuǎn)換成具有特定穩(wěn)壓和／或電流的另一種電能形式。電源的穩(wěn)壓原理是傳感輸出并將輸出的一部分與參考電壓相比較。將傳感信號與參考信號的差值進行放大，然后用于控制穩(wěn)壓器的功率級，以保持電壓（或電流）恒定。（圖1）。

電源采用從輸出回到誤差放大器的負反饋確保其在各種工作條件下（負載變化、溫度變化以及輸入電壓變化等）的正確穩(wěn)壓。與任何穩(wěn)定閉環(huán)系統(tǒng)一樣，電源也必須確保在工作頻率或風險振蕩和／或其它不適應特性下閉環(huán)增益小于 1。電源負反饋條件必須與輸入完全呈異相性或者構建小于 1 的增益，才能確保正確的工作。

典型的穩(wěn)壓器 IC 可在設備內(nèi)提供必要的相位裕度，以確保穩(wěn)定的工作。與所有工程師一樣，IC 設計人員也需要進行工作極限假設，并經(jīng)常提供用于調(diào)整內(nèi)部相位延遲的控制機制，才能適應各種負載極限?？稍O計一款穩(wěn)壓器來提供具有額定輸出阻抗的 90 度相位裕度。但如果該阻抗電容性比預期的要強，相位延遲就可能增加到與內(nèi)部反饋點相同的相位點（也是從電源輸出返回的相位點）。這種相位反轉(zhuǎn)會產(chǎn)生增益大于 1 的正反饋（振蕩器公式）。我們都很清楚這在穩(wěn)壓器電路中是不合適的。

許多穩(wěn)壓器都提供用于調(diào)整內(nèi)部相位延遲的機制，通常通過具有幾個無源組件的外部補償網(wǎng)絡來實現(xiàn)。但在某些情況下，穩(wěn)壓器并不提供這種機制，必須在特定工作極限內(nèi)使用（各種負載極限下的最?。畲筝敵鲎杩梗o論哪種情況，都必須對電路進行正確分析，才能確定是否有必要進行設計調(diào)整。雖然可對環(huán)路特性進行仿真，但卻很難實現(xiàn)對 PCB 與連接器阻抗等實際系統(tǒng)級特性進行精確建模，尤其是使用較低成本的仿真工具。因此必須進行實際穩(wěn)定性測量，才能了解環(huán)路的實際穩(wěn)定性。

誠然，我已經(jīng)了解了系統(tǒng)投入生產(chǎn)的許多情況，其在生產(chǎn)后期因環(huán)境變化和／或工作極限條件而變得不穩(wěn)定。在這些情況下，原型設計可能運行良好，但電源內(nèi)的相位和增益裕度卻沒在原型測試中得到測試。如果設計人員能夠?qū)﹄娫吹姆€(wěn)定性進行測試，就可在其造成更大生產(chǎn)成本問題之前找到并糾正該問題。

觀看設計精粹視頻，與我一起快速了解如何測量電源噪聲。