任何开关电源都没法提供绝对于切确、长久稳定的输出电压。其标称值(如12V、5V)是一个抱负方针,现实输出会于一个规模内颠簸。这个总的颠簸规模,即总容差,是多个自力偏差因素配合作用的成果。理解这些不切确性的来历,并正确计较出最坏环境下的极限值,对于在确保体系不变性及靠得住性至关主要。
开关电源凡是设有一个反馈引脚,用在设置其输出电压。该电压由电源内部的调治电路举行节制。然而,焦点问题于在:这类电压调治的精度毕竟怎样?
图1展示了一个典型的降压式开关电源电路。其作用是从一个凡是不不变的输入电压中,天生一个颠末切确调治的输出电压。

图1. 降压式开关电源电路布局
输出电压的终极精度,由多种影响因素和其各自的容差配合决议。
直流容差直流调治误差是影响精度的焦点因素之一,它重要来历在转换器内部的基准电压精度(见图1)。这个基准电压由IC设计者设定,但实在际值会于电源电压颠簸、制造工艺误差以和事情温度变化规模内孕育发生微小的偏移。电压转换器IC的数据手册会明确给出这些直流容差参数,它们可能以基准电压线性调解率、输出电压负载调解率或者反馈引脚不变电压等多种情势举行划定。后者不仅包罗基准电压自己的精度,还有涵盖了反馈引脚处其他IC固有的直流偏差。
此外,用在设置输出电压的电阻分压器(图1中的Rfb1及Rfb2)的阻值误差,也是直流容差的主要构成部门。电阻器自己存于多种容差等级。凡是,平凡电阻的现实阻值会漫衍于其标称最年夜容差四周。而容差更小的高精度电阻,则需于出产历程中经由过程筛选得到。
输出电压纹波于开关电源中,颠末调治的输出电压上总会叠加必然的交流纹波。该纹波重要由降压稳压器的电感电流纹波、输出电容的容值和其等效串联电阻(ESR)配合决议。虽然可以经由过程选用更年夜电感值的线圈以和更低ESR、更年夜容值的输出电容来减小纹波,但没法被彻底消弭。
负载瞬态相应影响输出电压精度的第三个要害因素,是电源于负载突变时的相应特征。当负载电流发生快速变化时,输出电压会孕育发生一个短暂的过冲或者下冲,偏离其设定值。负载变化的幅度越年夜、速率越快,输出电压的短时间误差也就越显著。
为了尽可能减小负载瞬变带来的偏差,电源节制回路的相应速率必需充足快。ADI公司的LTpowerCAD®设计东西可以或许帮忙优化电源转换器电路的节制回路,以实现这一方针。
图2展示了LT8642S于负载瞬变下的相应波形。负载电流于500 ns内从100 mA阶跃至5 A,并于250 µs后以一样速率切换回来。如图所示,输出电压孕育发生了约27.5 mV的峰值及26.4 mV的谷值误差。

图2. 利用LTpowerAnalyzer于时域中丈量负载瞬变
该负载瞬变丈量由ADI公司的LTpowerAnalyzer完成。借助这一硬件东西,可以便捷地丈量于差别电流程度和差别阶跃时间下的负载瞬态相应。
图3综合展示了影响开关电源输出电压精度的这几类重要因素。

图3. 影响电源输出电压精度的差别因素
总结于选择电源电路时,起首必需明确详细运用所要求的电压精度。这一要求直接决议了元器件的选型标的目的:
若寻求高直流精度,应重点存眷电源转换器IC及电阻分压器的精度规格。
若需按捺输出电压纹波并优化负载瞬态相应,则需精心选择电感及输出电容。
此外,还有应经由过程优化节制回路(例如采用尽可能低的电压偏移)来有用处置惩罚负载瞬变,从而晋升总体机能。
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