标签: 直流电源，瞬态响应时间

    如果用示波器对直流电源的输出电压进行监测，这样有明显电压跌落的波形是不是经常会看到？   这是任何电源都存在的正常现象。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。   我们通常称之为电源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： 在表征电源的瞬态响应，我们会考虑三个方面： 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。通常会定义一个电压范围，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。 直流电源的瞬态响应时间快慢和跌落的幅度不尽相同。例如，安捷伦 N6705B 直流电源分析仪中所用的高性能模块 N675xA ， 瞬态响应指标如下：      又譬如基本性能高功率电源 N5700 系列的瞬态响应指标为 1ms 或 2ms   再有专门给通信设备设计的 66300系列通信电源 ，则具有最快 20us 的瞬态响应速度   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。   大部分直流电源的瞬态电压过冲或跌落幅度不被表征或定义 , 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 。     为了减小瞬态电压变化幅度，可以采用在电路中并联一个大电容的方式，平滑电压的跌落或过冲幅度，但这也会导致瞬态响应时间更长，如图 4 所示。   在加入电容后，对提升电路的瞬态响应能力，往往会起到比较明显的效果。如图 4 所示的，我们在用一个通用电源测量 GSM 手机脉冲电流，在没有并联电容的时候，瞬间电源跌落会达到 0.6V （见图 4 左） . 对于一个工作在 3.8V 的手机来说，这样大的电源跌落足以造成手机自动关机。当我们并联了一个 2000uF 的电容后，电源跌落降到了 0.2V 以下，得到明显改善，见图 4 右所示（图中，黄色曲线为电压，绿色曲线为电流）。    此外，并联电容的还会带来以下几个方面的影响： 1.   使自动测试系统的速度下降 2.   降低电流的测量精度 3.   占用测试夹具的内部空间 4.   影响开关的寿命   这也是类似手机等通信设备测试时采用象 66300 通信电源这样具备快速电压瞬态响应能力的电源的最突出原因之一。