利用点瞬态期间的电压降大致由以下几部分组成:
调节器之前的导线和源的电感。在使用长而细的电源电缆的典型系统的情况下,这通常很重要,因为电缆的电感很高。
调节器后的导线/PCB 轨道的电感。如果利用率靠近调节器,这通常很短,但如果系统使用大 PCB 或可能更多互连的 PCB,则可能很重要。
调节器的响应时间。稳压器应响应两个主要事件:输入电压变化、输出负载变化。这些参数可以在其数据表中找到。
在稳压器输出的瞬态期间,会发生以下情况:
- 输出电容中的电压下降
- 调节器的控制回路感应到电压偏差并尝试进行更多。这需要时间(数据表中的负载调节响应时间),在此期间,电压下降更多。
- 调节器导通更多,并从输入电容器中汲取更多电流。
- 电缆之前电容和电源电压之间的电压差导致电流开始流过电缆,填充回输入电容器。这需要时间,因为(粗略地说)电感限制了电流开始流动的速度。
如果输入电容器在被电源充满之前无法保持足够的电荷,则电压会降至调节器的最小允许输入电压以下。稳压器无能为力:输出电压保持在标称电平以下,直到输入达到最低电平。
迫使调节器离开其设计的工作区域可能还有其他严重的缺点。如果最初的闭环控制打开,则通过设备可能会饱和。输入电压也可能不足以可靠地为内部电路供电,并且设备可能由于欠压锁定功能而关闭或无法正常工作。当有足够的输入电压时,从这些情况中恢复的时间可能比典型的负载响应要长得多。你应该避免这种情况发生。
即使输出电容很大,也会发生这种情况。它两端的电压会下降,调节器会感应并尝试保持输出电压并将其填满。如果电容太大,稳压器将从输入侧拉出高电流。第一个问题是它来自输入电容,因此即使输出端有一个大电容,也会发生上述情况。第二个问题是电流可能高到足以触发过流保护,这本身会减慢响应速度,而且从过流中恢复可能比负载调节时间慢。您应该将调节器保持在正常工作条件下以实现最佳性能。
输出电容应尽可能小,刚好足以桥接稳压器响应和补偿增加的负载的时间。粗略地说,如果你增加输出上限,你只会加强调节器的工作。
最好的实际方法是从输入端的足够大的上限和输出端的小上限开始。阅读数据表以获取建议。用示波器检查输出侧的瞬态。如果不满意,请尝试增加输出电容或用串联电感较低的电容替换。然后检查输入的瞬态并尝试降低输入上限。两边留有一定的安全余量。
编辑:
稳压器后导线/PCB走线的阻抗...
...具有与前面提到的相同的效果:在瞬态期间或在连续但高频负载的情况下,在利用点将出现电压陷波(或连续下降)。如果您将信号与调节器输出和使用点处的示波器进行比较,您会发现调节器处的噪声要小得多。
导线/轨道的电感与稳压器输出端的电容器相结合,是一个 LC 低通滤波器,可有效抑制 HF 分量。
这很好,因为嘈杂的负载不会扭曲调节器的电压(太多)。您可以在星型拓扑中独立于稳压器为 MCU 或其他(模拟)电路供电。这将有效地减少干扰。如果走线的电感不够高,可以特意在线路中加入电感。这可以在与您的设备相似的设备中经常看到:高功率瞬态负载与敏感的模拟/数字控制相结合。
高电源阻抗也很糟糕,因为您希望每个负载都能平稳供电,但这可以通过在每个利用点添加(低 ESR)电容器来解决。例如,如果您检查 PC 主板,您会因为这个原因到处看到数百个陶瓷帽。