此處以帶5V輸出的低壓差正可調穩壓器LM1084為例。LM1084能夠為負載提供的電流為5A
，它在可能存在大電流尖峰時能夠發揮作用。它還是一種準穩壓器
，即傳輸晶體管是一種由PNP晶體管驅動的單NPN晶體管
，如圖1中所示。因其內部架構所需
，準穩壓器的輸出電容器中一般需要部分ESR來確保穩定度。

 

圖1：準穩壓器內部簡化示意圖

 

一般來說
，鉭電容器和電解電容器的ESR足以確保穩定度，但由於設計的空間要求越來越受限
，因此尺寸較小的陶瓷電容器成為了理想選擇。由於陶瓷電容器幾乎不存在任何ESR
，因此添加外部串聯電阻隻是用來模擬其行為。在本文中，我將使用LM1084來演示如何估算輸出中的最佳ESR值以及如何在實驗室中測試其有效性。

 

測試穩定度的方法

 

測(ce)試(shi)穩(wen)定(ding)度(du)的(de)傳(chuan)統(tong)方(fang)法(fa)是(shi)借(jie)助(zhu)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)網(wang)絡(luo)分(fen)析(xi)儀(yi)，將(jiang)一(yi)個(ge)小(xiao)的(de)正(zheng)弦(xian)信(xin)號(hao)引(yin)入(ru)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)中(zhong)並(bing)測(ce)量(liang)增(zeng)益(yi)和(he)相(xiang)位(wei)響(xiang)應(ying)交(jiao)叉(cha)頻(pin)率(lv)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)需(xu)要(yao)切(qie)斷(duan)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)
，因(yin)此(ci)通(tong)常(chang)無(wu)法(fa)對(dui)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)內(nei)置(zhi)於(yu)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)(IC)中的固定輸出穩壓器進行測試。這種方法設置起來較為繁瑣，需要額外的實驗室設備
，而且預防措施采取不當還可能會造成誤差。

 

簡單的方法是進行負載瞬態測試
，然後觀察輸出的振鈴。圖2是設置實例，能夠為5V的穩壓器輸出提供50mA~1A的負載瞬態。函數發生器向N溝道FET的柵發送矩形波。當N溝道FET被驅動時，總負載電阻的有效值為5Ω。當N溝道FET沒有被驅動時
，負載電阻為100Ω，剛好可以滿足最小負載要求。

 

圖2：負載瞬態測試設置

 

觀察輸出振鈴

 

可通過觀察負載瞬態的輸出振鈴來判定穩壓器是否穩定。圖3是帶有陶瓷輸出電容器和未添加外部ESR的LM1084的示意圖。圖4是其負載瞬態響應。如圖4中所示
，存在振鈴過量的情況
，您可為輸出電容器添加部分ESR來進行抑製。但需要添加多少ESR呢

？

 

圖3：LM1084示意圖—無ESR

 

圖4：負載瞬態響應—無ESR

 

ESR值的計算

 

您可以通過方程1測得恰當的ESR的值：

 

 

該方程可以計算出輸出振鈴或振蕩頻率為零時的最小ESR。負載瞬態測試時，輸出振鈴頻率提示0db交點接近該頻率，因此需要稍微提升相位限度來抑製輸出響應。在該頻率時設置為零即可提升您所需的相位限度。下麵我們按照圖3和圖4中的示例進行計算。 

 

圖4中的振蕩頻率約為50kHz
，輸出陶瓷電容為22μF。將這些數字代入方程1中，即可得出ESR的最小值為145mΩ：

 

 

將145mΩ的ESR添加到輸出響應中，其作用如下。圖5是添加了ESR的示意圖，圖6顯示了負載瞬態響應。雖然振鈴已消除，但會產生副作用
，即有效輸出電容會隨著ESR的增加而減少，因此電容器的電阻會越來越大

，從而導致原始輸出的跌落更大。 

 

圖5：LM1084示意圖—帶ESR

 

圖6：負載瞬態響應—帶ESR

 

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