開(kāi)關(guān)電源都需要在輸出加一個(gè)電容,將切換電路投遞過(guò)來(lái)的斷續(xù)能量 平滑成穩(wěn)定的線(xiàn)性輸出,這個(gè)電容的重要性不言而喻。
一個(gè)非理想因素就是所有的電容都有等效串聯(lián)電阻(ESR),這個(gè)電阻會(huì) 導(dǎo)致一系列問(wèn)題。
電容穩(wěn)壓的原理就是當(dāng)VO電壓上升時(shí),吸入電流,將能量存儲(chǔ)于電容,當(dāng) VO電壓下降時(shí),吐出電流,釋放能量。這個(gè)過(guò)程中,電流始終流過(guò)ESR。

ESR導(dǎo)致的紋波
ESR是輸出高頻電壓紋波的罪魁禍?zhǔn)?,?dāng)電容儲(chǔ)能和釋能時(shí),電流方 向相反,因此輸出在VO=VC+VESR,和VO=VC+VESR之間切換,ESR越 大,紋波電壓越大。

電解電容ESR的危害
為了降低成本,通常輸出電容會(huì)使用偏移的電解電容,但是電解電容 的ESR是較高的。
ESR大?。弘娊怆娙?> 鉭電容 > 陶瓷電容。
對(duì)于電解電容來(lái)說(shuō),高紋波電壓倒在其次,要命的是ESR會(huì)導(dǎo)致電容 發(fā)熱,電流越大,發(fā)熱越厲害,發(fā)熱越厲害,電解電容的電解液蒸發(fā) 得越快,隨著電解液的蒸發(fā),ESR加大,發(fā)熱更高,陷入惡性循環(huán)。
電解電容本身就壽命不高,是電源系統(tǒng)中壽命最短的器件,由于ESR導(dǎo)致 的發(fā)熱,會(huì)加快電解電容報(bào)廢,所以開(kāi)關(guān)電源隨著時(shí)間的推移,紋波電壓 會(huì)越來(lái)越大。
解決ESR的問(wèn)題
解決方法是降低ESR阻值或降低流過(guò)ESR的電流,降低流過(guò)ESR的電流 比較麻煩,比較簡(jiǎn)單的方法是降低ESR阻值。
可以采用低ESR的電解電容替代普通電容,或者用多個(gè)電容并聯(lián)來(lái)替代單 個(gè)電容。
多個(gè)電容并聯(lián)的方法缺點(diǎn)是占用大量的空間,在小體積電源中應(yīng)用受限, 所以有時(shí)會(huì)用陶瓷和電解電容并聯(lián)的方法,甚至用一種多層陶瓷電容替代 多個(gè)陶瓷電容。

動(dòng)態(tài)
動(dòng)態(tài)響應(yīng)
通常動(dòng)態(tài)響應(yīng)特指電源的輸入,負(fù)載階躍變化所導(dǎo)致的輸出被擾動(dòng)后 恢復(fù)正常的過(guò)程。
AC電源的輸入為不間斷交流,一般不關(guān)心輸入的階躍變化,動(dòng)態(tài)響應(yīng)通常 于描述負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時(shí)的響應(yīng)。
通常定義空載為0%,滿(mǎn)載為99%,然后用負(fù)載在某2個(gè)百分比之間的 切換來(lái)定義負(fù)載變化。
常用的負(fù)載變化有0-100,10-90,20-80,25-75,取決于應(yīng)用,對(duì)于充電器這類(lèi) 需要熱插拔的應(yīng)用,的變化在0-100。
動(dòng)態(tài)響應(yīng)的指標(biāo)
動(dòng)態(tài)響應(yīng)一般有2個(gè)指標(biāo),一個(gè)叫過(guò)沖幅度,另一個(gè)叫穩(wěn)定時(shí)間。
過(guò)沖幅度定義為輸出偏離穩(wěn)定值的幅度,有上沖和下沖。
穩(wěn)定時(shí)間是負(fù)載開(kāi)始變化到輸出達(dá)到能接受的范圍內(nèi)的實(shí)際。

動(dòng)態(tài)響應(yīng)和階躍響應(yīng)
階躍響應(yīng),指的是輸入階躍,輸出跟著階躍,也就是說(shuō)輸出要盡快的 變到目標(biāo)值,而動(dòng)態(tài)響應(yīng)指的是負(fù)載階躍,輸出要盡快的穩(wěn)定下來(lái)。 這兩者在形式上不同,但本質(zhì)是相同的。
以恒壓輸出為例,當(dāng)負(fù)載突變時(shí),為了維持電壓恒定,需要調(diào)整電流,電 流調(diào)整的過(guò)程,通過(guò)負(fù)載就會(huì)表現(xiàn)出電壓的波動(dòng),所以,負(fù)載的動(dòng)態(tài)響應(yīng), 其本質(zhì)就是負(fù)載-輸出電流這個(gè)傳遞函數(shù)的階躍響應(yīng)。
將Load視為輸入,IOUT和VOUT視為輸出。
將Load視為輸入后,REF就是固定值,整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)變?yōu)長(zhǎng)oad-IOUT 的傳遞函數(shù)。
對(duì)于負(fù)載非阻性的應(yīng)用,比如電池等,也將其模擬為電阻。