中心議題：

• 如何處理高di/dt負載瞬態
• 簡易P-SPICE模型輔助係統設計
• 利用係統級方法降低電源係統成本

解決方案：

• 係統級方法可實現一種成本最低的解決方案

在《如何處理高di/dt負載瞬態（上）》中，我們討論了電流快速變化時一些負載的電容旁路要求。我們發現必須讓低等效串聯電感（ESL）電容器靠近負載
，因為不到0.5 nH便(bian)可(ke)產(chan)生(sheng)不(bu)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)電(dian)壓(ya)劇(ju)增(zeng)。實(shi)際(ji)上(shang)，要(yao)達(da)到(dao)這(zhe)種(zhong)低(di)電(dian)感(gan)，要(yao)求(qiu)在(zai)處(chu)理(li)器(qi)封(feng)裝(zhuang)中(zhong)放(fang)置(zhi)多(duo)個(ge)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)器(qi)和(he)多(duo)個(ge)互(hu)連(lian)針(zhen)腳(jiao)。本(ben)文(wen)中(zhong)，我(wo)們(men)將(jiang)討(tao)論(lun)達(da)到(dao)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)實(shi)際(ji)di/dt要求所需的旁路電容大小。

為了討論方便，圖1顯示了電源係統的P-SPICE模型。本圖由補償電路電源、調製器（G1）和輸出電容器組成。內部還包括互連電感、旁路電容負載模型、DC負載和步進負載。
 

圖1 簡易P-SPICE模型輔助係統設計

首先，你需要決定是將電源和負載看作一個個單獨的“黑匣子”
，還hai是shi把ba問wen題ti當dang作zuo一yi個ge完wan整zheng的de電dian源yuan係xi統tong設she計ji來lai處chu理li。如ru果guo使shi用yong係xi統tong級ji方fang法fa
，你ni可ke以yi利li用yong負fu載zai旁pang路lu電dian容rong來lai降jiang低di電dian源yuan輸shu出chu電dian容rong
，從cong而er節jie約yue係xi統tong成cheng本ben。如ru果guo使shi用yong“黑匣子”方法
，你要單獨測試電源和負載。不管使用哪種方法
，你都要知道負載需要多大的旁路電容。

首先
，估計電源和負載之間的互連電感和電阻的大小。這種互連阻抗(LINTERCONNECT) 形成一個旁路電容器 (CBYPASS) 低通濾波器。我們假設電源輸出阻抗較低。利用該低通濾波器的特性阻抗 (ZO)、負載步進值 (ISTEP) 和允許電壓波動（dV）
，建立旁路濾波器要求（方程式1-2）：
                方程式 1
                          方程式 2

求解方程式2得到Z0，然後代入方程式1，得到方程式3：
            方程式 3

有趣的是，所需電容大小與負載電流的平方除以允許擾動的平方有關，因此要仔細計算這兩個值。

互連電感的範圍從並列電源的幾十nH
，到遠距放置電源的數百nHs。一條較為有效的經驗法則是，每英寸增加15 nH左右的互連電感。負載步進為10安培且允許擾動為30mV時，旁路要求範圍為5 nH的500 uF到500 nH的50 mF。

另外，這種濾波器還降低了電源的負載電流上升速率。如果無損濾波器由一個電流方波激勵

，則電感電流為正弦。通過對方程式4-7中的電流波形求微分，可以計算得到上升速率。[page]
       方程式 4
    方程式5
         方程式6
         方程式7

互連電感為5 nH
，旁路電容為500 uF時，10安培步進變化可形成0.2 A/uS電源電流上升速率。更大的電感可產生更低的di/dt。這些數值比係統設計人員所規定的值要小得多。

使用係統級方法時，要在最大化環路帶寬的同時
，最小化總電容。現在，請您思考如何使用“黑匣子”方法。你必須在沒有旁路電容和最大期望旁路電容的情況下
，讓電源穩定。如前所述
，互連電容會推高負載的旁路電容要求。使用“黑匣子”方fang法fa時shi，這zhe反fan過guo來lai又you會hui影ying響xiang電dian源yuan的de電dian容rong。連lian接jie電dian容rong範fan圍wei確que定ding了le電dian源yuan的de交jiao叉cha頻pin率lv範fan圍wei。在zai電dian壓ya和he電dian流liu兩liang種zhong模mo式shi下xia
，兩liang者zhe均jun成cheng比bi例li關guan係xi。你ni可ke以yi最zui大da化hua無wu負fu載zai電dian容rong的de交jiao叉cha頻pin率lv
，但dan隻zhi要yao連lian接jie負fu載zai
，交jiao叉cha頻pin率lv就jiu會hui急ji劇ju下xia降jiang。

表1對舉例係統三個互連電感的要求電容器進行了比較。通過改變互連電感、計算負載旁路電容並設計電源的相應輸出級和控製環路
，得到比較數據。案例1的負載和電源並列放置；案例2電源和負載之間的互連電感大小為中等。案例3中，使用線纜連接的電源的電感極高。要求旁路的多少直接與互連電感有關。

本例中

，案例 3 是互連電感的 100 倍(bei)，旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)也(ye)是(shi)如(ru)此(ci)。這(zhe)在(zai)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)中(zhong)形(xing)成(cheng)紋(wen)波(bo)，原(yuan)因(yin)是(shi)電(dian)源(yuan)在(zai)有(you)和(he)沒(mei)有(you)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)器(qi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)都(dou)必(bi)須(xu)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)。很(hen)明(ming)顯(xian)，第(di)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)更(geng)好(hao)，因(yin)為(wei)它(ta)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)最(zui)少(shao)
，成(cheng)本(ben)最(zui)低(di)。案(an)例(li)2中，互連電感受到一定的控製，電容器數量有一定增加。案例3中，大量的互連電感帶來了嚴重的成本問題。案例2和案例3也都有一個好處：獨立的電源測試。
 

表 1 利用係統級方法降低電源係統成本

 

圖 2 對dui小xiao和he大da互hu連lian電dian感gan的de負fu載zai瞬shun態tai期qi間jian的de輸shu出chu電dian壓ya變bian化hua模mo擬ni情qing況kuang進jin行xing了le比bi較jiao。小xiao電dian感gan響xiang應ying快kuai速su漸jian次ci減jian弱ruo
，而er大da電dian感gan則ze並bing非fei如ru此ci，花hua費fei了le較jiao長chang的de時shi間jian才cai穩wen定ding下xia來lai。這zhe是shi由you於yu特te性xing阻zu抗kang更geng高gao以yi及ji諧xie振zhen頻pin率lv更geng低di。另ling外wai，如ru果guo負fu載zai電dian流liu在zai該gai諧xie振zhen頻pin率lv有you規gui律lv地di跳tiao動dong，則ze會hui出chu現xian極ji寬kuan且qie具ju破po壞huai性xing的de電dian壓ya變bian化hua。
 

圖 2 電壓振鈴成為大互連電感的一個問題

總之，高di/dtfuzaiyaoqiuxiaoxinjinshendijinxingpanglusheji，yibaochidianyuandongtaitiaojienengli。zaifuzaihepangludianrongqiyijipangludianrongqihefuzaizhijian，bixushiyongdidianganhulian。xitongjifangfakeshixianyizhongchengbenzuididejiejuefangan。weilexitongceshifangbian，xuduoxitonggongchengshidouhulvelezhezhongtongguojiangdidianyuandianrongshixianchengbenjieshengdejiejuefangan。

以後
，我們將對一些根據經驗所得的結論進行討論，以確定同步降壓結構的最佳柵極驅動計時方案，敬請期待。