吉時利電源/負載電路組合的穩(wěn)定性分析

為了分析2300系列電源/負載電路組合，整個電源建模為由一個理想誤差校正放大器、一個理想放大器輸出級和一個理想反饋感測放大器組成的反饋網(wǎng)絡(見圖1)。感測放大器直接測量負載電壓，促使電源輸出升高電壓來克服測試線和夾具的損耗，以確保所需電壓(或設置電壓)被施加至負載。電纜和測試夾具連接/DUT建模為集總元件，其中DUT和測試夾具根據(jù)主要組件的定義建模為DUT的并聯(lián)電容。

圖1. 2300系列的簡化測量原理圖，具有電抗負載和遠端感測反饋。

反饋網(wǎng)絡的性能用波特圖分析，圖中顯示了增益和相位性能是頻率的函數(shù)。圖2示出了2306電源至開路的環(huán)路增益和相位性能——實際是性能好的阻性負載。在稍大于1MHz的頻率上，環(huán)路增益降至0dB(單位增益)。如果環(huán)路增益等于1且輸出相位為0o(正反饋)，那么輸出不穩(wěn)定(請查閱注釋1和3的參考文獻以及討論反饋電路設計理論的任何電子文本來了解更多信息)。在負載開路情況下，2306的相位裕度在0o以上約為90o，這確保了輸出穩(wěn)定。電路設計準則建議相位裕度大于45o，才能確保電路在任何情況下都穩(wěn)定。

圖2. 2306電池通道/2302閉環(huán)增益和相位，無負載

Phase=相位

Gain=增益

Frequency=頻率

Phase margin at Unity Gain=相位裕度@單位增益

phase@Unity Gain=相位@單位增益

Unity Gain point=單位增益點

電源/R-L-C負載電路的實際組合具有多極點傳輸函數(shù)，其中帶寬和單位增益點由電源控制環(huán)路和R-L-C負載參數(shù)確定。而且，L-C負載元件決定的諧振頻率接近于振蕩頻率。諧振頻率(fres)由下式定義：

如果在此頻率上相位裕度接近0o，那么電源輸出將振蕩。類似地，諧振頻率上的極點品質(zhì)因數(shù)(Q)為：

ωres=ω諧振

Lcable=L電纜

Rcable=R電纜

Ctotal=C合計

為使瞬態(tài)響應最大并確保穩(wěn)定性，fres應大于電源輸出電路的帶寬，而且Q應盡量小。

下面的部分介紹了通過擴展fres超過電源帶寬以確保負載電路穩(wěn)定以及最小化Q的幾種方法。這4種方法是：

1.減小L電纜：采用良好的接線技術和低阻抗電纜

2.降低C合計：去掉多余的電容器(通常在測試夾具上)

3.增大R電纜：負載電路增加電阻

4.增加補償網(wǎng)絡至負載電路