正常情況下，香蜜湖路上班時(shí)間的車輛大多是南行的，如果出現(xiàn)擁堵，一般都在南行方向，北行方向會(huì)很順，所以掉頭北行通常不是很大的問(wèn)題。今天的意外出現(xiàn)在剛跨過(guò)深南大道的時(shí)候，我突然看到對(duì)面路中間站了一個(gè)交警，所有北行的車輛都被攔停，心中正在想出了什么狀況的時(shí)候，突然意識(shí)到我的掉頭行為將會(huì)遇到障礙，于是立刻決定向西繞行經(jīng)過(guò)泰然科技園轉(zhuǎn)泰然四路進(jìn)入園區(qū)。在我實(shí)施換道行為的時(shí)候看到對(duì)面的路上已經(jīng)排起了長(zhǎng)長(zhǎng)的車龍，從濱河大道轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)的路上也是停滿了車輛，我本來(lái)將要進(jìn)入的掉頭車道也排起了長(zhǎng)龍，而我轉(zhuǎn)換方向以后的道路卻是暢通無(wú)阻，很順利地就到了公司。

在這樣一個(gè)過(guò)程中，對(duì)于正常行駛的我來(lái)說(shuō)，對(duì)面出現(xiàn)交警造成的堵車就是一個(gè)瞬變事件，我決定換道、換路徑就是對(duì)此瞬變事件的響應(yīng)。如果我的響應(yīng)速度慢，就會(huì)和前方的車龍匯合，換道過(guò)程就會(huì)不順利；如果我響應(yīng)太快而使得換道速度太快了，就有可能和旁邊車道的車輛發(fā)生碰撞，造成不安全的問(wèn)題。所以，我的正確策略應(yīng)該是用最快的速度感知到堵車的發(fā)生，然后用適當(dāng)?shù)乃俣葥Q道，平安進(jìn)入想要進(jìn)入的路徑，這樣才能又快又安全地到達(dá)目的地。

穩(wěn)壓器工作的目標(biāo)是提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓給負(fù)載，所以它需要將輸出電壓取樣以后與參考電壓進(jìn)行比較，再根據(jù)其間的差異對(duì)轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)使輸出穩(wěn)定在希望的電壓上。

誤差放大器EA的輸入是參考電壓VR和反饋電壓VFB，VR通常是由IC內(nèi)部的高精度參考電壓源產(chǎn)生的，VFB則是對(duì)輸出電壓Vout的取樣，取樣的工作由電阻分壓器R1和R2完成。EA的輸出不是電壓而是電流，此電流的方向、大小和VFB與VR的差有關(guān)。EA的輸出電流經(jīng)過(guò)RC和CC構(gòu)成的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行積分而形成電壓，這個(gè)電壓VC就構(gòu)成了控制調(diào)整管工作狀態(tài)的控制電壓。很顯然，由R1和R2構(gòu)成的分壓器是按照兩個(gè)電阻的比進(jìn)行取樣的，因而VFB的電壓波形和Vout的波形完全相同，只是幅度不一樣。作為具有極高放大倍數(shù)的放大器，EA的輸出電流也將完全正比于VFB和VR的差。假如我們將CC短路而只留下RC，EA的輸出電流在RC上形成的電壓就將直接和VFB與VR的差直接對(duì)應(yīng)，這樣造成的調(diào)整管的動(dòng)作過(guò)程就會(huì)和輸出電壓的變化過(guò)程直接對(duì)應(yīng)，其間幾乎沒(méi)有任何延時(shí)、緩沖，這樣的電路的反應(yīng)速度就是最快的，但也是最糟糕的，因?yàn)檩敵稣`差會(huì)被電路放大很多，調(diào)整管的工作在極端狀況下將是要么全開(kāi)、要么全關(guān)，處在非常簡(jiǎn)單粗暴的狀態(tài)，輸出特性也不會(huì)好起來(lái)。CC的存在使得EA輸出的誤差信號(hào)電流能夠被轉(zhuǎn)換為平滑的電壓，對(duì)調(diào)整管的控制過(guò)程具有很高的線性度，其輸出也就是可以預(yù)測(cè)的了，不同的RC和CC的組合將導(dǎo)致不同的特性的產(chǎn)生。

在穩(wěn)定狀態(tài)下，流過(guò)調(diào)整管的電流與負(fù)載電流是相等的，輸出電容Cout上的電壓無(wú)變化，也沒(méi)有電流流過(guò)它。

當(dāng)負(fù)載電流突然增加時(shí)，調(diào)整管不會(huì)馬上做出響應(yīng)，突然增加的電流只能從輸出電容Cout中取得，Cout上將出現(xiàn)向外流出的電流，這將造成Vout的下降。在理想情況下，Vout下降的過(guò)程將是負(fù)載電流新增部分對(duì)時(shí)間的積分與電容量Cout的商，但由于實(shí)際的電容通道存在電感和電阻，它們同時(shí)存在于電容內(nèi)部和電路路徑上，實(shí)際的電壓下降中還要包含電阻形成的電壓降和電感對(duì)電流的變化形成的阻抗帶來(lái)的電壓降，前者將在電流存在期間持續(xù)存在，而后者只是在電流變化期間短暫存在。

無(wú)論Vout下降的原因是什么，此信息將通過(guò)反饋電阻反映到VFB，并在EA的輸出端形成相應(yīng)的電流并經(jīng)RC、CC構(gòu)成的補(bǔ)償電路轉(zhuǎn)換、濾波后形成新的電壓VC去改變調(diào)整管的工作狀態(tài)，使流過(guò)它的電流增加以滿足負(fù)載的需要，同時(shí)將Cout中流失了的電量補(bǔ)足，重新回到穩(wěn)定狀態(tài)。

由于反饋系統(tǒng)需要電壓變化的信號(hào)來(lái)改變調(diào)整管的狀態(tài)以快速恢復(fù)平衡，看起來(lái)在電容Cout通道上存在的ESR和ESL對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定是有利的，但這是有條件的。在上述的過(guò)程的開(kāi)始階段，ESR和ESL都起到了讓電流增加、電壓降低的信號(hào)被放大的作用，因而系統(tǒng)的響應(yīng)可以被加快。在系統(tǒng)恢復(fù)平衡的過(guò)程中，來(lái)自調(diào)整管的新增電流將向電容里流動(dòng)，由于變化的方向反了過(guò)來(lái)，它們帶來(lái)的作用就是提前讓反饋系統(tǒng)感知到輸出電壓正在上升，但實(shí)際上的電容電壓卻是滯后的，所以它們又起到了讓系統(tǒng)變慢的作用。所以，我們?cè)谠O(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路的時(shí)候是需要關(guān)注輸出電容的ESR和ESL的大小的，合適的參數(shù)可以讓系統(tǒng)有正確的響應(yīng)，過(guò)了或者是不足，穩(wěn)壓電路的穩(wěn)定性就會(huì)受到影響。

以我們提過(guò)的RT9013為例，規(guī)格書(shū)中建議的輸出電容的參數(shù)是容量大于或等于1μF，ESR大于5mΩ。規(guī)格書(shū)沒(méi)有提到ESL，這是因?yàn)樘沾呻娙莸腅SL實(shí)在是太小了，但它要求輸出電容離輸出端的距離要小于0.5inch，這實(shí)際上就是在提出ESL的要求，其大小和銅箔的長(zhǎng)度是有直接關(guān)系的。通常來(lái)說(shuō)，我們希望ESL的值是越小越好，這樣就可以正確面對(duì)非常快的負(fù)載電流的變化。

怎樣衡量電流變化的速度呢？看它在單位時(shí)間內(nèi)變化量的大小。當(dāng)我們使用電子負(fù)載給穩(wěn)壓器施加瞬變負(fù)載的時(shí)候，需要設(shè)定的一項(xiàng)參數(shù)就是電流的變化速度，其單位一般是xA/μs，我記得我過(guò)去常用的電子負(fù)載的電流變化最大速度好像是2A/μs。這些電子負(fù)載通過(guò)測(cè)量并調(diào)節(jié)流過(guò)MOSFET的電流的變化速度來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的目標(biāo)，太高的電流變化速度是不好做的。其實(shí)用這種程控之下的負(fù)載來(lái)模擬真實(shí)的負(fù)載是有其不足的，有的負(fù)載的模擬很難實(shí)現(xiàn)，像對(duì)LED的模擬就很難做好，有很多人受過(guò)設(shè)備的欺騙，看不到真實(shí)的系統(tǒng)反應(yīng)，這樣的人我也算是一個(gè)。

在我的同事所進(jìn)行的瞬態(tài)響應(yīng)研究中就遇到了電子負(fù)載速度太慢的問(wèn)題，從而影響到對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷。在電子負(fù)載下已經(jīng)調(diào)節(jié)好了的響應(yīng)特性，到了真實(shí)的負(fù)載下就現(xiàn)了原形：穩(wěn)定度不足。后來(lái)只好自己設(shè)計(jì)瞬變負(fù)載，重新對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試并調(diào)節(jié)補(bǔ)償參數(shù)，這樣才得到了真正符合需要的穩(wěn)定性。這項(xiàng)研究所形成的報(bào)告名為《怎樣利用快速瞬變負(fù)載測(cè)試DC/DC轉(zhuǎn)換器》，它的正式發(fā)表是通過(guò)“立锜電子報(bào)”的形式來(lái)通知讀者的，相信在一年前就訂閱了“立锜電子報(bào)”的讀者一定已經(jīng)閱讀過(guò)了，還沒(méi)有訂閱的朋友可以通過(guò)立锜微信公眾號(hào)下面的菜單進(jìn)行訂閱，它位于“深入交流”欄目下的“免費(fèi)加入立锜會(huì)員”中，所有的會(huì)員都能通過(guò)電子郵件收到“立锜電子報(bào)”。