DCDC开关电源的阶跃响应和动态响应(Load Transient)的区别
本文以DCDC芯片TPS54620为例,介绍阶跃响应和动态响应的概念。
1. 阶跃响应
阶跃响应考察的是输出电压VOUT和输入电压VIN的关系,考察阶跃响应的目的在于:希望在DCDC电源的输入电压阶跃时,输出电压能尽快恢复到目标值。
图 1‑1 阶跃响应的仿真电路
图 1‑2 阶跃响应的仿真结果
上图可以看出,当DCDC的供电电压VIN从0V阶跃至12V时,输出电压VOUT从0V缓升至3.3V目标电压处,并在一定范围内保持稳定。一般来说,考察阶跃响应的不多,开关电源的数据手册一般给出的是负载动态响应。
2. (负载)动态响应
动态响应是指负载的动态响应或者说负载的瞬态响应Load Transient。
负载的动态响应是指负载电流突变时,输出电压是否能尽快稳定下来,动态响应考察的是输出电压VOUT和负载电流IL的关系。
下面是一个仿真实例。
图 2‑1 负载动态响应的仿真电路
上图模拟了500us之前电路无负载,在500us时刻加上一个1Ω(R294 + U4.RCLOSED + U2.RCLOSED + R300)负载,在600us时刻又去掉负载的情况。
上图需要注意的是定时关闭开关U2和U4,U2的属性设置如下图所示。
图 2‑2 定时关闭开关Sw_tClose的属性设置界面
U2需要关注的参数:
TCLOSE(从哪个时间点开始关闭)=500us,
TTRAN(切换状态要求的时间)=1us,
RCLOSED(开关关闭状态下的电阻)=0.25Ω,
ROPEN(开关打开状态下的电阻)=1MΩ。
U4的属性设置如下图所示。
图 2‑3 定时打开开关Sw_tOpen的属性设置界面
U4需要关注的参数:
TCLOSE(从哪个时间点开始关闭)=500us,
TTRAN(切换状态要求的时间)=1us,
RCLOSED(开关关闭状态下的电阻)=0.25Ω,
TOPEN(开关打开状态下的电阻)=1MΩ。
图 2‑4负载动态响应的仿真结果
从上图可以看出,在500us处加入了负载,导致负载电流I(L2)(图中红线)增大,使得DCDC的输出电压V(VOUT)相对于稳定状态下的3.3V降了一些,之后逐渐又恢复到3.3V;在600us处去除了负载,导致负载电流突然减小,使得DCDC的输出电压V(VOUT)相对于稳定状态下的3.3V升了一些,之后逐渐又恢复到3.3V。
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