吉時(shí)利電源/負(fù)載電路組合的穩(wěn)定性分析

為了分析2300系列電源/負(fù)載電路組合，整個(gè)電源建模為由一個(gè)理想誤差校正放大器、一個(gè)理想放大器輸出級(jí)和一個(gè)理想反饋感測(cè)放大器組成的反饋網(wǎng)絡(luò)(見圖1)。感測(cè)放大器直接測(cè)量負(fù)載電壓，促使電源輸出升高電壓來克服測(cè)試線和夾具的損耗，以確保所需電壓(或設(shè)置電壓)被施加至負(fù)載。電纜和測(cè)試夾具連接/DUT建模為集總元件，其中DUT和測(cè)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(jiǎn)化測(cè)量原理圖，具有電抗負(fù)載和遠(yuǎn)端感測(cè)反饋。

反饋網(wǎng)絡(luò)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(shí)際是性能好的阻性負(fù)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(qǐng)查閱注釋1和3的參考文獻(xiàn)以及討論反饋電路設(shè)計(jì)理論的任何電子文本來了解更多信息)。在負(fù)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(shè)計(jì)準(zhǔn)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(fù)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(diǎn)

電源/R-L-C負(fù)載電路的實(shí)際組合具有多極點(diǎn)傳輸函數(shù)，其中帶寬和單位增益點(diǎn)由電源控制環(huán)路和R-L-C負(fù)載參數(shù)確定。而且，L-C負(fù)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(diǎn)品質(zhì)因數(shù)(Q)為：

ωres=ω諧振

Lcable=L電纜

Rcable=R電纜

Ctotal=C合計(jì)

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

下面的部分介紹了通過擴(kuò)展fres超過電源帶寬以確保負(fù)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(shù)和低阻抗電纜

2.降低C合計(jì)：去掉多余的電容器(通常在測(cè)試夾具上)

3.增大R電纜：負(fù)載電路增加電阻

4.增加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)至負(fù)載電路