中心議題：

• 開關電源對容性負載的要求
• 提高開關電源容性負載能力的方法
• 容性負載設計的典型案例
• 容性負載能力的應用

在DC／DC開關電源的應用中，輸出負載端外接電容能起到濾波

、抑(yi)製(zhi)幹(gan)擾(rao)的(de)作(zuo)用(yong)，在(zai)某(mou)些(xie)大(da)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)動(dong)態(tai)跳(tiao)變(bian)的(de)設(she)備(bei)中(zhong)，要(yao)求(qiu)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)端(duan)有(you)快(kuai)速(su)響(xiang)應(ying)

，這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)帶(dai)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)的(de)能(neng)力(li)
，並(bing)且(qie)有(you)好(hao)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)能(neng)。在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)，要(yao)充(chong)分(fen)理(li)解(jie)並(bing)實(shi)現(xian)客(ke)戶(hu)負(fu)載(zai)使(shi)用(yong)的(de)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，必(bi)須(xu)分(fen)析(xi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)能(neng)力(li)的(de)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)狀(zhuang)態(tai)要(yao)求(qiu)。

1 容性負載的要求

開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)基(ji)本(ben)特(te)性(xing)中(zhong)
，一(yi)般(ban)並(bing)沒(mei)有(you)對(dui)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)能(neng)力(li)做(zuo)出(chu)嚴(yan)格(ge)的(de)規(gui)範(fan)。一(yi)般(ban)電(dian)源(yuan)都(dou)可(ke)帶(dai)相(xiang)當(dang)容(rong)性(xing)的(de)負(fu)載(zai)，但(dan)考(kao)慮(lv)到(dao)電(dian)源(yuan)的(de)過(guo)流(liu)保(bao)護(hu)能(neng)力(li)
，尤(you)其(qi)是(shi)輸(shu)出(chu)短(duan)路(lu)保(bao)護(hu)，容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)能(neng)力(li)不(bu)可(ke)能(neng)太(tai)大(da)

，否(fou)則(ze)保(bao)護(hu)能(neng)力(li)變(bian)差(cha)。對(dui)於(yu)多(duo)路(lu)輸(shu)出(chu)的(de)模(mo)塊(kuai)所(suo)帶(dai)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)
，其(qi)分(fen)配(pei)原(yuan)則(ze)是(shi)電(dian)容(rong)的(de)存(cun)儲(chu)總(zong)能(neng)量(liang)不(bu)能(neng)超(chao)過(guo)0．25J，包括主路的電容存儲能量與輔助電路的存儲能量的總和(1／2∑CU2)。依此計算
，在設計中最大容性負載的選取如見表l(電路和輸出功率不同的模塊的最大容性負載會各不相同
，實際選用和使用時需要參照相關給定的技術參數手冊)在實際設計和應用中，開關電源輸出容性負載能力由以下兩種要求來調試和測試：

1)電源穩定工作，僅負載由空載到滿載跳變，輸出電壓穩定
當模塊正常工作時，DC／DC開關電源可以等效為電壓源，其輸出等效電路圖和簡化後的等效電路圖分別如圖1和圖2所示。其中，U是輸出電壓，RS是等效內阻
，RL是輸出負載電阻，C是輸出電容，

根據圖2有

可認為開關S閉合前電容電壓UC為零，由式(1)可得

由上述計算
，可以看出電容電壓VC是按指數規律不斷上升，要使輸出電壓更快更穩定的建立，電源輸出內阻要小
，一般通過高增益、快速響應的輸出穩壓反饋環路，可以實現性能的改善和提高。[page]
但由於存在輸出電感的儲能，電壓反饋和前端峰值電流控製的作用，電容電壓並不完全是由零開始上升的指數波形
，見圖3。

輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)穩(wen)定(ding)過(guo)程(cheng)中(zhong)，一(yi)方(fang)麵(mian)由(you)輸(shu)出(chu)濾(lv)波(bo)電(dian)感(gan)的(de)儲(chu)能(neng)來(lai)逐(zhu)步(bu)補(bu)充(chong)，另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)由(you)反(fan)饋(kui)環(huan)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)原(yuan)邊(bian)快(kuai)速(su)輸(shu)出(chu)更(geng)大(da)功(gong)率(lv)。輸(shu)出(chu)電(dian)感(gan)的(de)取(qu)值(zhi)一(yi)般(ban)由(you)電(dian)流(liu)紋(wen)波(bo)係(xi)數(shu)λ和電源的空載特性來確定，為了避免容性跳變輸出電壓過大的下衝
，使控製電路達到極限，電感的取值要大於λ的理論值計算所得數值，但同時也要考慮輸出失載時的電壓上衝幅度，所以輸出電感也不能太大，大的電感一般不易製作、成本較高
，所以電感的實際取值可以用實驗的方法得到。圖4給出了輸出電感Lout不同取值時，容性負載突變時輸出電感電流的跳變波形和最大的容性負載能力。

  
圖4 輸出電感電流波形

由(you)實(shi)驗(yan)得(de)出(chu)輸(shu)出(chu)電(dian)感(gan)大(da)的(de)模(mo)塊(kuai)帶(dai)的(de)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)大(da)
，電(dian)感(gan)儲(chu)能(neng)有(you)助(zhu)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)穩(wen)定(ding)
，限(xian)流(liu)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)工(gong)作(zuo)時(shi)間(jian)短(duan)，但(dan)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)會(hui)相(xiang)應(ying)長(chang)一(yi)些(xie)。

2)模塊帶輸出電容啟動，輸出電壓穩定
當dang模mo塊kuai帶dai大da電dian容rong啟qi動dong時shi，需xu對dui電dian容rong迅xun速su充chong電dian，以yi維wei持chi輸shu出chu電dian壓ya穩wen定ding，啟qi動dong瞬shun間jian會hui產chan生sheng一yi個ge大da的de電dian流liu。啟qi動dong過guo程cheng中zhong大da電dian流liu持chi續xu時shi間jian太tai長chang，模mo塊kuai控kong製zhi芯xin片pian的de保bao護hu功gong能neng就jiu會hui達da到dao極ji限xian，會hui出chu現xian啟qi動dong不bu良liang現xian象xiang即ji輸shu出chu電dian壓ya不bu能neng正zheng常chang建jian立li；另(ling)外(wai)，容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)的(de)大(da)小(xiao)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)，在(zai)有(you)嚴(yan)格(ge)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)要(yao)求(qiu)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)應(ying)用(yong)故(gu)障(zhang)。一(yi)般(ban)自(zi)饋(kui)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)和(he)供(gong)電(dian)電(dian)壓(ya)是(shi)正(zheng)比(bi)關(guan)係(xi)
，在(zai)輸(shu)出(chu)達(da)到(dao)正(zheng)常(chang)電(dian)壓(ya)之(zhi)前(qian)，芯(xin)片(pian)VCC無法滿足供電要求。因此啟動電路的供電方式和VCC電容的儲能也是決定容性負載能力的重要因素。

2 提高開關電源容性負載能力的方法

如果輔助電源是獨立電源，可以用軟啟動的方法使輸出電壓緩慢建立。對自饋供電來說，軟啟動時間長就難以啟動，這時要增加VCC電容容量。VCC容量大，對單獨依靠芯片內部電流環起短路保護的模塊會有影響，因此必須在容性負載和過流(及短路保護)之間找一下平衡點。

適(shi)當(dang)使(shi)限(xian)流(liu)電(dian)阻(zu)取(qu)值(zhi)減(jian)小(xiao)，相(xiang)當(dang)於(yu)提(ti)高(gao)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)，用(yong)於(yu)增(zeng)加(jia)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)中(zhong)提(ti)供(gong)給(gei)輸(shu)出(chu)端(duan)負(fu)載(zai)能(neng)量(liang)。調(tiao)節(jie)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)參(can)數(shu)，使(shi)運(yun)放(fang)光(guang)耦(ou)等(deng)集(ji)成(cheng)元(yuan)件(jian)退(tui)飽(bao)和(he)速(su)度(du)加(jia)快(kuai)
，可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)容(rong)性(xing)負(fu)載(zai)跳(tiao)變(bian)時(shi)OVERSHOOT嚴重的問題，即提高了電源的穩定性能。

3 容性負載設計的典型案例

在Forward DC／DC變換器設計時，設計人員根據容性負載能力的兩項基本要求，通過調整限流電阻

、啟動電容的大小等相關參數
，參照理論計算值，進行調試和測試，金升陽係列型號(VRB_LD_15W)DC／DC模塊的容性負載能力大大增強，滿足客戶在各種特殊環境中的廣泛應用。

4 容性負載能力的應用和總結

容性負載的需求大小與應用環境密切相關，容性負載能力是基於短路性能、過guo載zai保bao護hu能neng力li之zhi間jian的de平ping衡heng選xuan擇ze。在zai具ju有you特te殊shu規gui格ge要yao求qiu的de模mo塊kuai設she計ji中zhong，一yi定ding要yao對dui上shang述shu參can數shu進jin行xing優you化hua調tiao試shi，做zuo到dao最zui優you設she計ji
，滿man足zu特te定ding的de應ying用yong要yao求qiu。