▼關注公眾號:硬件微講堂▼
大家好,我是硬件微講堂。這是我第141篇原創文章。為避免錯過干貨知識,歡迎關注公眾號回答問題加入免費技術交流群,抱團取暖,共同進步!
在上一篇文章中,我們聊到了Load Regulation和Load Transient的區別,不了解的同學可以翻看《負載調整率Load Regulation/負載瞬態響應Load Transient實測波形解析》,這一篇我們聊一下電源Line Regulation。照例,先拋出一道問題:為什么會存在Line Regulation?
Load Regulation和Load Transient體現的是電源在輸入不變,負載發生變化時穩態和瞬態的表現。而電源在負載不變,輸入發生變化時電源的表現用什么來體現呢,就是Line Regulation。網上關于Line Regulation的文章很多,二火截取幾個具有代表性的片段,具體如下:①下圖截取自TI的技術文檔slva079《Understanding the Terms and Definitions of LDO Voltage Regulators》。原始文檔放在文末,可自行獲取。②下圖截取自ABLIC的S-1206 Series芯片規格書。原始文檔放在文末,可自行獲取。https://handwiki.org/wiki/Engineering:Line_regulation④上圖截取自CSDN博主的文章
https://blog.csdn.net/xiayufeng520/article/details/46293149
上面給出的定義和解釋都對,其中①和②比較官方,③給出的解釋較為全面,④的解釋比較通俗易懂。而我更關注的是:在TI的技術文章slva079中有給出Line Transient 和 Line Regulation的波形示意圖。注意這不是Load Transient和Load Regulation。從上圖可以看出Vin是發生階躍跳變,Vout輸出存在明顯的變化并伴隨有振鈴。仔細觀察發現:(1)示意圖中Vout的△VLR1對應上面④解釋中的Line Regulation(-);
(2)示意圖中Vout的△VLR2對應上面④解釋中的Line Regulation(+);(3)把△VLR1+△VLR2加起來對應④解釋中的Line Regulation;這只是示意圖,實測波形應該是怎樣的呢?二火想自己搭建環境實測下,畢竟斥巨資購買的可編程電源,得用起來才能體現價值。如上圖,環境搭建挺簡單,就是用可編程電源供電給Demo板的Vin,把電子負載接到Demo板的Vout。電源Vin從6V跳變至12V,跳變時間1ms,保持時間20ms,電子負載設置為5A,Vout設置是5V。上圖即為實際抓取到的波形。起初CH4設置為1V/div時,CH1的Vin在跳變時CH4根本看不出來變化。為了讓波形跳變更為明顯,CH4設置100mV/div,這樣才能看出點變化。我們對上圖做一下標記,黃色部分即為Line Transient,紅色部分即為Line Regulation。再次說明,Line Transient是一個瞬態表現,Line Regulation是一個穩態表現。從紅色部分Vout的電壓波形,其實沒有像示意圖上幅值變化那么明顯。直接在波形上,我們比較難精準地讀出6V時Vout電壓多少,12V時Vout電壓多少。如果要計算Line Regulation的數據,此時就需要用到6位半的高精度萬用表,同時把穩態的時間拉長,便于測試。看完Line Regulation的波形,我們再考慮下為什么會存在Line Regulation?在實際的電路工作過程中,不管是DC-DV還是LDO,輸入電壓Vin不可能是一層不變的,變化才是常態。而Vin輸入變化,Vout輸出是一定會變化嗎?因為閉環環路帶寬有限。所有穩壓電源(LDO、Buck/Boost、反激)依靠反饋環路采樣輸出、對比基準、調節占空比/導通電阻來穩壓。輸入電壓突然變化,反饋環需要花費時間檢測誤差、再去調整驅動;在這短暫反應時間之內,擾動已經傳導到輸出;環路不可能擁有無窮大帶寬,所以輸入擾動一定會漏到輸出。再者,開關電源前饋通路、功率器件本身就存在傳輸通路。以 Buck 為例:Buck 開關管直接把 Vin 斬波,電感只是濾波。即使反饋不動,當 Vin 上升,開關節點 SW 的電壓幅值同步抬高,擾動經由電感?電容通路傳遞到輸出端。