原创 程控电源技术和应用指南（10）- 瞬态响应（上篇）

   首先来看一下这个波形（图１）， 大约120mV的电压跌落，持续时间约为30uS。这是一个高性能的程控电源的输出，当负载电流猛然增大时，输出电压瞬间的变化情况。

图1：负载电流从1mA跳变到500mA时，输出电压的变化

    这是任何电源都存在的问题。当负载吸收电流发生跳变的瞬间，就会造成电源输出端的电压瞬间偏离设定值。 这个示波器屏幕的截图（图1），就是当我的一个电源的负载电流，从1mA 瞬间变化到500mA时， 输出电压经历了约30uS 瞬间变化。

电源的这个特性，就是我们通常所称的负载瞬态恢复时间，或者瞬态响应时间。它表征的是，当负载电流发生突然变化的时候，电源电压恢复到设定范围内所需要的时间。如图2所示：

　图2：负载电流突然变化，造成电源电压出现瞬态响应

在表征电源的瞬态响应， 我们会考虑3点：

1.   负载的幅度变化，例如，负载从全负载的50%， 跳变到100%负载。对于最大10A输出电流的电源，就是负载的电流从5A跳变到了10A。
2.  电源从开始变化开始，恢复到负载改变前设定电压的一定范围之内。需要注意的是，由于负载的改变和电源的负载效应双重影响，电源电压不可能回到负载改变前的值。这样，我们就会规范一个范围，例如恢复到负载改变前电压的±20mV之内，或 ±0.1% 之内。
3.  瞬态响应时间就是电压恢复指定电源范围内需要的时间值。

    不同的电源就有不同的瞬态响应时间。例如，安捷伦N6705直流电源分析仪中所用的高性能模块N6751A 和精密模块 N6761A， 在指标中标为：

1. 当负载从60% 跳变到100%， 或者从100%跳变到60%时，
2. 电压恢复到设定值的 ± 75 mV
3.  瞬态响应时间：< 100 μs

   瞬态电压特性是电源本身固有的特性。 电源内部有很多的储能元件，电压的调整需要从输出回读、比较标准电压、调整开关占空比等一系列过程。提高控制回路的速度，可以提供更短的瞬态响应时间。 但有可能造成输出非常不稳定，甚至出现振荡，就像我在图2中所示的。因此，具备快速瞬态响应能力的电源，通常为了保证输出质量，就必须采用一些更为先进的技术，从而提升了成本和价格。

    如果电压瞬态响应能力较差，导致电压跌落/过冲时间过长，幅度过大，直接会造成很多问题。 特别是对于不停快速变化的负载，如手机、Wifi、无线传感器等这些无线通信的设备和器件， 其变化速度可能已经超过电源的瞬态响应能力，就会使电源电压无法达到其设定值，甚至还会造成被测件的自动关机或重复启动。这会让测量无法正常进行。因此，如果有这种应用，就必须考虑采用一个更快响应能力的电源。

    瞬态电压过冲或跌落幅度通常不被表怔, 这是由于该参数很大程度上取决与负载的特性。 通常情况下，这个值会小于1V。但市面上有些电源的瞬态响应时间过长，如果处理不好，在负载、电源及导线共同影响下, 过冲电压可能会达到1-4V。

  关于如何减小瞬态电压变化幅度，以确保被测件的正常工作和精确的测量，请看下一篇。

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