負(fù)載點(diǎn)降壓穩(wěn)壓器及其穩(wěn)定性檢測方法

　　利用示波器及信號產(chǎn)生器檢查穩(wěn)定性

　　通過利用數(shù)學(xué)電子表單的方法可輕易地找出開關(guān)電源的穩(wěn)定性，尤其當(dāng)設(shè)計(jì)人員擁有上述提及的工具時(shí)更是如此?？墒?，設(shè)計(jì)人員如何確定實(shí)際的硬件也擁有足夠的穩(wěn)定性裕度?電子表格反映的只是用戶輸入變量的結(jié)果，但假如探討的是輸出電容器的等效串聯(lián)電阻(ESR)，那么便很難從生產(chǎn)商獲得正確的數(shù)值，尤其當(dāng)設(shè)計(jì)中有多個不同或相同ESR的電容器并聯(lián)在一起。如此，究竟作用在控制環(huán)路的總輸出電容器ESR是多少?

　　毫無疑問，檢查電源設(shè)計(jì)穩(wěn)定性的最佳方法是在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行測量。測量的方法是采用一個普通的信號產(chǎn)生器和示波器去測量調(diào)節(jié)環(huán)路轉(zhuǎn)換函數(shù)的0dB交叉頻率及0dB交叉頻率的相位裕度。圖3所示為測量的設(shè)置。

　　設(shè)置測量的第一步是加入一個小信號注入點(diǎn)，對此可通過把一個20歐姆的 電阻器放置在輸出電壓與高邊反饋電阻器高邊連接端之間的反饋路徑內(nèi)來完成。下一個步驟便是設(shè)置信號產(chǎn)生器，而在設(shè)置時(shí)必須在輸出端加入一個變壓器，以避免測試期間有任何的直流電從電路流到信號產(chǎn)生器。在這里的變壓器T1并不需要很精密，一個簡單的離線式200V至12V變壓器便足以應(yīng)付，而其他簡單的變壓器也可應(yīng)對有如。

　　將信號產(chǎn)生器的頻率設(shè)置在電源電路的開關(guān)頻率以下，而波形應(yīng)被設(shè)置成正弦波，其波幅位置則應(yīng)被設(shè)置于變壓器T1后面(即位于A及B點(diǎn))，正弦波的波幅應(yīng)大約介乎30mV到100mV。接著，將示波品的一個頻道連接到A點(diǎn)，而另一個則連接到B點(diǎn)，并將示波器設(shè)置成帶寬限制模式以防止開關(guān)噪聲影響敏感的測量結(jié)果。最后，將示波器的單位設(shè)定到最小幅度，例如是每單位10 mV或20mV。

　　完成上述設(shè)置后便可啟動LM20145或其他電源管理電路的電源并觀察示波器的屏幕。這時(shí)可看到一個正弦波出現(xiàn)在其中一個頻道上，而另外一個則可能是一條直線。接著，把信號產(chǎn)生器的頻率從幾赫茲掃頻至電源開關(guān)頻率的一半，視所采用的變壓器T1，正弦波的波幅會稍微地出現(xiàn)變化，這是由于變壓器的增益會隨頻率而改變。因此，當(dāng)進(jìn)行掃頻時(shí)，有必要調(diào)節(jié)信號產(chǎn)生器的波幅以把注入信號的波幅維持在30mV 至 100mV的范圍內(nèi)。

　　此外，當(dāng)掃頻信號產(chǎn)生器的頻率時(shí)，應(yīng)該可發(fā)現(xiàn)在某一個頻率下，示波器上的頻道A和頻道B會同時(shí)出現(xiàn)一個波幅一樣的正弦波，而在這個頻率下，電源控制環(huán)路的增益便等于1dB或 0dB。這一個點(diǎn)就得出了電源系統(tǒng)的帶寬。在這個頻率下，可以看見頻道A和頻道B之間發(fā)生了一個位移。利用示波器作繪圖，并將一個時(shí)間標(biāo)記放到其中一條頻道的正弦波波峰上，同樣也把另一個時(shí)間標(biāo)記放在另一個正弦波的波峰上。如此一來，測量出來的相位差角度便是電源轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換函數(shù)的相位裕度。

　　結(jié)論

　　現(xiàn)代的負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器在建立FPGA和ASIC電源方面提供了很多出色的功能，有賴于這些先進(jìn)的部件，使得設(shè)計(jì)人員能夠輕松地對基本的電源管理設(shè)計(jì)作出改動，而無需花時(shí)間重新設(shè)計(jì)整個電路。電子表單在篩選外置元件的過程中發(fā)揮了很大的作用，而對于檢查實(shí)際設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性，本文也展示了相關(guān)的簡單測試步驟和低成本的標(biāo)準(zhǔn)測試裝備。