Buck电路动态响应影响因素分析.docxVIP

Word PAGE PAGE 1 Buck电路动态响应影响因素分析 低压大（电流）是（DC/DC）（电源）应用的趋势，然而动态响应是电源设计一个关键性指标。本文将分析Buck电路动态响应影响因素。欢迎大家检查和指教。  一、等效模型   1.1从轻载到重载   当ΔI0时，电感电流不能突变，（电容）放电。  放电电流流过ESR，并在ESR上产生压降。UESR的大小由ΔI和ESR共同决定的。  放电电流斜率在ESL上产生压降。UESL的大小由ΔI/Δt和ESL共同决定。  1.2从重载到轻载   当ΔI     以上四张仿真图形分别对应以下四种不同直流电阻R（dc）下的过充和跌落电压  （a）Rdc=0 ? （b）Rdc=5mΩ ? （c）Rdc=10mΩ ? （d）Rdc=15mΩ RdcUo最大值/VUo最小值/V过冲电压/V跌落电压/V01.2021.8430.2021.1575mΩ1.1830.8390.1830.16110mΩ1.1550.8350.1550.16515mΩ1.1500.8310.1500.169 2.1.3仿真小结 以上仿真结果在不同输出电感的Rdc下，过冲电压和跌落电压不一样。可能原因之一是：输出电流跳变前后，电感电流有效值是不一样的。那么，在电感电阻Rdc上产生的压降也是不一样的。  2.2为什么输出电压过冲和跌落时会出现一个很大的尖峰？  2.2.1仿真条件 仿真参数参数值L220nHRdc0ESL0C2000uFΔI100AΔt1uSfs500kHz 2.2.2仿真结果     以上四张仿真图形分别对应以下四种不同电容ESR下的过充和跌落电压  （a）ESR=0.5mΩ ? （b）ESR=1mΩ ? （c）ESR=2mΩ ? （d）ESR=4mΩ ESRUo最大值/VUo最小值/V过冲电压/V跌落电压/V0.5mΩ1.2000.8430.2000.1571mΩ1.1950.8190.1950.1812mΩ1.2440.7240.2440.2764mΩ1.4050.7020.4050.298 2.2.3仿真小结 通过从上面图2仿真波形可以看出，当输出滤波电容存在较大的ESR时，负载电流突然上升，导致输出电压存在一个下降尖峰。ESR越大，尖峰越明显。  2.3为什么不同ESL对输出电压过冲或跌落影响不大？  2.3.1仿真条件 仿真参数参数值L220nHRdc0ESR0C2000uFΔI100AΔt1uSfs500kHz 2.3.2仿真结果     以上四张仿真图形分别对应以下四种不同ESL下的过充和跌落电压  （a）ESL=10nH ? （b）ESL=10nH ? （c）ESL=40nH ? （d）ESL=80nH ESLUo最大值/VUo最小值/V过冲电压/V跌落电压/V10nH1.2000.8430.2000.15720nH1.2000.8430.2000.15740nH1.2000.8430.2000.15780nH1.2000.8430.2000.157 2.3.3仿真小结 通过从上面仿真波形可以看出，当输出滤波电容存在ESL时，负载电流突然上升，输出电压波形变化不大。说明此时的ESL较小，也说明此时负载电流变化率不大。  总结：  在Buck低压大电流电源的动态响应问题上，输出滤波电容的等效电阻ESR对过充电压和跌落电压影响较大。因为，负载变化瞬间，电容快速充放电。ESR上产生的压降不可避免。目前工艺，固态电容具有较低的ESR，可有效减小尖峰电压。  忽略电容ESR造成的影响，输出电压过冲和跌落的幅值，主要受到电容容量，电感大小，闭环程序的影响。  多相并联电源在发生负载突变的情况时，多相电源相位相同比多相移相有更小的跌落电压。