正常情況下，香蜜湖路上班時間的車輛大多是南行的，如果出現擁堵，一般都在南行方向，北行方向會很順，所以掉頭北行通常不是很大的問題。今天的意外出現在剛跨過深南大道的時候，我突然看到對面路中間站了一個交警，所有北行的車輛都被攔停，心中正在想出了什么狀況的時候，突然意識到我的掉頭行為將會遇到障礙，于是立刻決定向西繞行經過泰然科技園轉泰然四路進入園區。在我實施換道行為的時候看到對面的路上已經排起了長長的車龍，從濱河大道轉過來的路上也是停滿了車輛，我本來將要進入的掉頭車道也排起了長龍，而我轉換方向以后的道路卻是暢通無阻，很順利地就到了公司。

在這樣一個過程中，對于正常行駛的我來說，對面出現交警造成的堵車就是一個瞬變事件，我決定換道、換路徑就是對此瞬變事件的響應。如果我的響應速度慢，就會和前方的車龍匯合，換道過程就會不順利；如果我響應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生碰撞，造成不安全的問題。所以，我的正確策略應該是用最快的速度感知到堵車的發生，然后用適當的速度換道，平安進入想要進入的路徑，這樣才能又快又安全地到達目的地。

穩壓器工作的目標是提供一個穩定的電壓給負載，所以它需要將輸出電壓取樣以后與參考電壓進行比較，再根據其間的差異對轉換環節的工作狀態進行調節使輸出穩定在希望的電壓上。

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內部的高精度參考電壓源產生的，VFB則是對輸出電壓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。EA的輸出電流經過RC和CC構成的補償網絡進行積分而形成電壓，這個電壓VC就構成了控制調整管工作狀態的控制電壓。很顯然，由R1和R2構成的分壓器是按照兩個電阻的比進行取樣的，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的差直接對應，這樣造成的調整管的動作過程就會和輸出電壓的變化過程直接對應，其間幾乎沒有任何延時、緩沖，這樣的電路的反應速度就是最快的，但也是最糟糕的，因為輸出誤差會被電路放大很多，調整管的工作在極端狀況下將是要么全開、要么全關，處在非常簡單粗暴的狀態，輸出特性也不會好起來。CC的存在使得EA輸出的誤差信號電流能夠被轉換為平滑的電壓，對調整管的控制過程具有很高的線性度，其輸出也就是可以預測的了，不同的RC和CC的組合將導致不同的特性的產生。

在穩定狀態下，流過調整管的電流與負載電流是相等的，輸出電容Cout上的電壓無變化，也沒有電流流過它。

當負載電流突然增加時，調整管不會馬上做出響應，突然增加的電流只能從輸出電容Cout中取得，Cout上將出現向外流出的電流，這將造成Vout的下降。在理想情況下，Vout下降的過程將是負載電流新增部分對時間的積分與電容量Cout的商，但由于實際的電容通道存在電感和電阻，它們同時存在于電容內部和電路路徑上，實際的電壓下降中還要包含電阻形成的電壓降和電感對電流的變化形成的阻抗帶來的電壓降，前者將在電流存在期間持續存在，而后者只是在電流變化期間短暫存在。

無論Vout下降的原因是什么，此信息將通過反饋電阻反映到VFB，并在EA的輸出端形成相應的電流并經RC、CC構成的補償電路轉換、濾波后形成新的電壓VC去改變調整管的工作狀態，使流過它的電流增加以滿足負載的需要，同時將Cout中流失了的電量補足，重新回到穩定狀態。

由于反饋系統需要電壓變化的信號來改變調整管的狀態以快速恢復平衡，看起來在電容Cout通道上存在的ESR和ESL對系統的穩定是有利的，但這是有條件的。在上述的過程的開始階段，ESR和ESL都起到了讓電流增加、電壓降低的信號被放大的作用，因而系統的響應可以被加快。在系統恢復平衡的過程中，來自調整管的新增電流將向電容里流動，由于變化的方向反了過來，它們帶來的作用就是提前讓反饋系統感知到輸出電壓正在上升，但實際上的電容電壓卻是滯后的，所以它們又起到了讓系統變慢的作用。所以，我們在設計穩壓電路的時候是需要關注輸出電容的ESR和ESL的大小的，合適的參數可以讓系統有正確的響應，過了或者是不足，穩壓電路的穩定性就會受到影響。

以我們提過的RT9013為例，規格書中建議的輸出電容的參數是容量大于或等于1μF，ESR大于5mΩ。規格書沒有提到ESL，這是因為陶瓷電容的ESL實在是太小了，但它要求輸出電容離輸出端的距離要小于0.5inch，這實際上就是在提出ESL的要求，其大小和銅箔的長度是有直接關系的。通常來說，我們希望ESL的值是越小越好，這樣就可以正確面對非常快的負載電流的變化。

怎樣衡量電流變化的速度呢？看它在單位時間內變化量的大小。當我們使用電子負載給穩壓器施加瞬變負載的時候，需要設定的一項參數就是電流的變化速度，其單位一般是xA/μs，我記得我過去常用的電子負載的電流變化最大速度好像是2A/μs。這些電子負載通過測量并調節流過MOSFET的電流的變化速度來實現預設的目標，太高的電流變化速度是不好做的。其實用這種程控之下的負載來模擬真實的負載是有其不足的，有的負載的模擬很難實現，像對LED的模擬就很難做好，有很多人受過設備的欺騙，看不到真實的系統反應，這樣的人我也算是一個。

在我的同事所進行的瞬態響應研究中就遇到了電子負載速度太慢的問題，從而影響到對系統穩定性的判斷。在電子負載下已經調節好了的響應特性，到了真實的負載下就現了原形：穩定度不足。后來只好自己設計瞬變負載，重新對系統進行測試并調節補償參數，這樣才得到了真正符合需要的穩定性。這項研究所形成的報告名為《怎樣利用快速瞬變負載測試DC/DC轉換器》，它的正式發表是通過“立锜電子報”的形式來通知讀者的，相信在一年前就訂閱了“立锜電子報”的讀者一定已經閱讀過了，還沒有訂閱的朋友可以通過立锜微信公眾號下面的菜單進行訂閱，它位于“深入交流”欄目下的“免費加入立锜會員”中，所有的會員都能通過電子郵件收到“立锜電子報”。