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DCDC開關電源的階躍響應和動態響應(Load Transient)的區別

本文以DCDC晶片TPS54620為例,介紹階躍響應和動態響應的概念。

1. 階躍響應

階躍響應考察的是輸出電壓VOUT和輸入電壓VIN的關係,考察階躍響應的目的在於:希望在DCDC電源的輸入電壓階躍時,輸出電壓能儘快變到目標值。

圖 1‑1 階躍響應的模擬電路

圖 1‑2 階躍響應的模擬結果

上圖可以看出,當DCDC的供電電壓VIN從0V階躍至12V時,輸出電壓VOUT從0V緩升至3.3V目標電壓處,並在一定範圍內保持穩定。一般來說,考察階躍響應的不多,開關電源的資料手冊一般給出的是負載動態響應

2. (負載)動態響應

動態響應是指負載的動態響應或者說負載的瞬態響應Load Transient。

負載的動態響應是指負載電流突變時,輸出電壓是否能儘快穩定下來,動態響應考察的是輸出電壓VOUT和負載電流IL的關係

下面是一個模擬例項。

圖 2‑1 負載動態響應的模擬電路

上圖模擬了500us之前電路無負載,在500us時刻加上一個1Ω(R294 + U4.RCLOSED + U2.RCLOSED + R300)負載,在600us時刻又去掉負載的情況。

上圖需要注意的是定時關閉開關U2和U4,U2的屬性設定如下圖所示。

圖 2‑2 定時關閉開關Sw_tClose的屬性設定介面

U2需要關注的引數

TCLOSE(從哪個時間點開始關閉)=500us,

TTRAN(切換狀態要求的時間)=1us,

RCLOSED(開關關閉狀態下的電阻)=0.25Ω,

ROPEN(開關開啟狀態下的電阻)=1MΩ。

U4的屬性設定如下圖所示。

圖 2‑3 定時開啟開關Sw_tOpen的屬性設定介面

U4需要關注的引數

TCLOSE(從哪個時間點開始關閉)=500us,

TTRAN(切換狀態要求的時間)=1us,

RCLOSED(開關關閉狀態下的電阻)=0.25Ω,

TOPEN(開關開啟狀態下的電阻)=1MΩ。

圖 2‑4負載動態響應的模擬結果

從上圖可以看出,在500us處加入了負載,導致負載電流I(L2)(圖中紅線)增大,使得DCDC的輸出電壓V(VOUT)相對於穩定狀態下的3.3V降了一些,之後逐漸又恢復到3.3V;在600us處去除了負載,導致負載電流突然減小,使得DCDC的輸出電壓V(VOUT)相對於穩定狀態下的3.3V升了一些,之後逐漸又恢復到3.3V。