【導讀】dianyuanhuanludezengyiyuliangyuxiangweiyuliangshipandingqiwendingxingdehexinzhibiao
，changguiceliangfangfaxuzaishuchujiedianyudingbufankuidianzujiancharuxiaodianzubingshijiaraodongxinhao
，dangaifangandeshiyongxingshouxianyunengfoujiechudaodingbufankuidianzu。zhenduiliangleiteshuchangjing —— 電源模塊將頂部反饋電阻內置封裝無法接觸、器件采用輸出電壓檢測引腳（VOSNS）無(wu)頂(ding)部(bu)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)
，本(ben)文(wen)對(dui)比(bi)常(chang)規(gui)與(yu)新(xin)型(xing)測(ce)量(liang)方(fang)案(an)的(de)環(huan)路(lu)響(xiang)應(ying)波(bo)特(te)圖(tu)，提(ti)出(chu)適(shi)配(pei)性(xing)測(ce)量(liang)方(fang)法(fa)，並(bing)補(bu)充(chong)負(fu)載(zai)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)測(ce)試(shi)在(zai)環(huan)路(lu)穩(wen)定(ding)性(xing)評(ping)估(gu)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)，為(wei)不(bu)同(tong)架(jia)構(gou)電(dian)源(yuan)的(de)環(huan)路(lu)特(te)性(xing)測(ce)量(liang)提(ti)供(gong)技(ji)術(shu)參(can)考(kao)。

為使電源穩定，需要一定的增益和相位裕量。通常
，電源若具有至少45°的相位裕量和至少10 dB的增益裕量，便可視為穩定。為了測量這些值，通常要在VOUT節(jie)點(dian)和(he)頂(ding)部(bu)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)之(zhi)間(jian)插(cha)入(ru)一(yi)個(ge)小(xiao)電(dian)阻(zu)，然(ran)後(hou)在(zai)這(zhe)個(ge)增(zeng)加(jia)的(de)電(dian)阻(zu)兩(liang)端(duan)施(shi)加(jia)一(yi)個(ge)擾(rao)動(dong)信(xin)號(hao)，並(bing)在(zai)期(qi)望(wang)的(de)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)測(ce)量(liang)環(huan)路(lu)響(xiang)應(ying)。如(ru)果(guo)用(yong)戶(hu)能(neng)夠(gou)接(jie)觸(chu)到(dao)頂(ding)部(bu)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)，這(zhe)種(zhong)常(chang)規(gui)方(fang)法(fa)會(hui)很(hen)簡(jian)便(bian)，因(yin)此(ci)很(hen)常(chang)用(yong)。

danshi，ruguoyonghuwufajiechumosumokuaineidedingbufankuidianzu，gairuhecelianghuanluxiangying？ruguoqijianbuxuyaodingbufankuidianzu
，ershishiyongshuchudianyajianceyinjiao，yougairuhecelianghuanluxiangying？duiyuzhelianggewenti


，tongguobijiaochangguiceliangfangfahexinxingceliangfangfadehuanluxiangyingbotetu
，keyigeichujieda。

頂部反饋電阻位於何處？

如圖1所示，測量環路響應的常規方法是在VOUT節點和頂部反饋電阻之間插入一個小值電阻。隻有用戶可以接觸到頂部反饋電阻時，才能使用這種方法。

圖1.原理圖：使用LT8608測量環路響應時，需要外加電阻

圖2.示例電路：用戶無法接觸頂部反饋電阻

圖3.顯示VOSNS電路的簡化框圖

許多電源模塊的頂部反饋電阻位於電源封裝內部
，無法接觸。若將頂部反饋電阻硬連線到VOUT節jie點dian

，則ze輸shu出chu電dian壓ya絕jue不bu會hui超chao過guo反fan饋kui電dian阻zu分fen壓ya器qi設she定ding的de電dian壓ya。如ru果guo頂ding部bu反fan饋kui電dian阻zu不bu是shi硬ying連lian線xian
，在zai降jiang壓ya型xing穩wen壓ya器qi中zhong
，一yi旦dan該gai電dian阻zu連lian接jie不bu當dang或huo發fa生sheng故gu障zhang，則zeVOUT節點電壓可能會升高到與輸入電壓一樣高。ADI公司的許多µModule®器件都將頂部反饋電阻模塑在模塊內部
，以提供額外的保護。但這樣一來，便無法用常規方法測量環路響應。圖2顯示了LTM8074及其無法接觸的頂部反饋電阻。

另一種特殊情況是模塊使用輸出電壓檢測引腳(VOSNS)來調節VOUT電壓。如圖3中的簡化框圖所示，由於該設置使用基準電流源，而不是通常的基準電壓源，因此沒有頂部反饋電阻。LTM4702使用該基準電流電路來調節輸出電壓。

負載瞬態響應還是波特圖？

如果沒有辦法測量電源的環路響應
，就必須完全依靠係統的瞬態響應來確定穩定性。瞬態響應測試用於檢查在VOUT節點施加負載階躍時VOUT的電壓響應。瞬態響應示例如圖4所示。根據波形，通過測量從施加負載階躍到輸出電壓開始恢複的時間，可以估算帶寬(ƒBW)。控製環路的帶寬等於該恢複時間(tr)與Π乘積的倒數。在此示例中，恢複時間約為4 µs
，帶寬為80 kHz。

此外
，通過觀察波形的形狀也可以評估係統的穩定性。如果在波形中看到振鈴（綠色響應曲線），則表示係統具有欠阻尼響應。這意味著係統可能不穩定
，相位裕量較低。但相位裕量有多低呢？

如果波形的恢複時間相當長，則可以認為係統具有過阻尼響應（藍色響應曲線）。係統輸出電壓的恢複時間可能比預期時間要長得多。由於電壓下降持續時間超過預期，下遊電路可能會受到影響。

圖4.瞬態響應示例

雖然通過瞬態響應可以了解有關係統環路響應的一些信息，但確切的相位裕量和增益裕量隻能通過測量來確定。

測量環路穩定性的新方法

對於使用輸出電壓檢測引腳的情形，環路響應測量與常規測量方法類似。隻需在VOUT節點和VOSNS引腳之間放置一個小值電阻即可。如圖3所示，將擾動信號施加於該電阻，然後測量環路響應。

對於頂部反饋電阻位於模塊內部而無法接觸的情形，采用新型環路測量技術時需要格外小心。如圖5所suo示shi，必bi須xu安an裝zhuang一yi個ge並bing聯lian電dian阻zu分fen壓ya網wang絡luo，並bing將jiang擾rao動dong信xin號hao置zhi於yu底di部bu反fan饋kui電dian阻zu和he地di之zhi間jian插cha入ru的de電dian阻zu上shang。務wu必bi使shi並bing聯lian電dian阻zu分fen壓ya網wang絡luo盡jin可ke能neng靠kao近jin反fan饋kui電dian阻zu網wang絡luo，以yi盡jin量liang減jian少shao誤wu差cha。

第1步：

在R2和地之間插入20 Ω RPERT電阻。將擾動信號施加於RPERT。

第2步：

選擇R4
，其值應在500 Ω至1 kΩ範圍內。見注釋1。

第3步：

計算並聯電阻分壓網絡比率。n = R2/R4。

第4步：

使用第3步中的比率n計算R3和CFF2。

第5步：

重新構建包括前饋電容和電容CM的並聯電阻分壓網絡，以消除擾動信號帶來的附加電容的影響。見注釋2。

公式：

1. n = R2/R4

2. R3 = R1/n

3. CFF2 = n × CFF1

4. CM = n × CPERT

圖5.新型環路響應測量方法

注釋1：

選擇R4
，使得R2比R4大40到100倍。這樣

，由R2和R3組成的電阻網絡將在反饋環路的測量中起主導作用。

注釋2：

如果無法可靠地測量擾動信號的寄生電容，可以通過迭代試驗的方式，憑借經驗確定CM電容。

圖6.常規測量方法和新型方法的波特圖比較

新型測量方法產生的環路響應與常規方法相同
，如圖6所示。

總結

電(dian)源(yuan)穩(wen)定(ding)性(xing)的(de)精(jing)準(zhun)評(ping)估(gu)離(li)不(bu)開(kai)環(huan)路(lu)增(zeng)益(yi)與(yu)相(xiang)位(wei)裕(yu)量(liang)的(de)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)，常(chang)規(gui)方(fang)法(fa)的(de)局(ju)限(xian)性(xing)催(cui)生(sheng)了(le)適(shi)配(pei)特(te)殊(shu)架(jia)構(gou)的(de)新(xin)型(xing)測(ce)試(shi)方(fang)案(an)。本(ben)文(wen)提(ti)出(chu)的(de)新(xin)型(xing)測(ce)量(liang)方(fang)案(an)，對(dui)於(yu)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)內(nei)置(zhi)的(de)模(mo)塑(su)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)，通(tong)過(guo)搭(da)建(jian)並(bing)聯(lian)電(dian)阻(zu)分(fen)壓(ya)網(wang)絡(luo)並(bing)補(bu)償(chang)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)
，可(ke)實(shi)現(xian)與(yu)常(chang)規(gui)方(fang)法(fa)一(yi)致(zhi)的(de)測(ce)量(liang)精(jing)度(du)；針對采用 VOSNS 引(yin)腳(jiao)的(de)器(qi)件(jian)，隻(zhi)需(xu)在(zai)輸(shu)出(chu)節(jie)點(dian)與(yu)檢(jian)測(ce)引(yin)腳(jiao)間(jian)引(yin)入(ru)擾(rao)動(dong)電(dian)阻(zu)，即(ji)可(ke)完(wan)成(cheng)環(huan)路(lu)響(xiang)應(ying)測(ce)試(shi)。盡(jin)管(guan)負(fu)載(zai)瞬(shun)態(tai)響(xiang)應(ying)可(ke)輔(fu)助(zhu)判(pan)斷(duan)係(xi)統(tong)阻(zu)尼(ni)特(te)性(xing)與(yu)帶(dai)寬(kuan)範(fan)圍(wei)
，但(dan)僅(jin)能(neng)提(ti)供(gong)定(ding)性(xing)參(can)考(kao)，無(wu)法(fa)替(ti)代(dai)波(bo)特(te)圖(tu)對(dui)相(xiang)位(wei)裕(yu)量(liang)和(he)增(zeng)益(yi)裕(yu)量(liang)的(de)定(ding)量(liang)分(fen)析(xi)。