有源電壓定位是一種技術，可用于通過減少滿足微處理器電源要求所需的輸出電容器數量來節省成本和空間。總系統成本和所需的PCB空間是當今便攜式設備設計的重要方面，因此減少大型、昂貴的輸出電容器的數量值得付出一些努力。LTC1735 / LTC1736 電流模式開關穩壓控制器和 LTC1703 / LTC3 電壓模式控制器均可利用有源電壓定位。

微處理器負載步驟

微處理器經常將其負載電流要求從幾乎無負載更改為最大負載電流，然后再非常快速地返回。這些負載電流階躍的上升沿和后沿超過了開關穩壓器控制環路的帶寬。目前，典型負載階躍為0ns內2.12A至100A或12ns內0A至2.100A。盡管有這些負載階躍，微處理器的核心電壓必須保持在標稱電壓的±0.1V左右。

由于開關穩壓器控制環路無法在100ns內響應，因此當輸出電流迅速增加時，輸出電容必須臨時提供負載電流。此外，當輸出電流迅速下降時，輸出電容器必須吸收存儲在電感器中的能量。電容ESR和ESL主要決定由負載電流階躍引起的輸出電壓下降和過沖量。通常，需要多個并聯電容器來滿足微處理器負載瞬態要求。

有源電壓定位的工作原理

有源電壓定位是放松管制的一種形式。它將輸出電壓設置為輕負載的高電平和重負載的低輸出電壓。在低電流到高電流轉換中，輸出電壓從高于標稱電壓開始，因此輸出電壓可以下降更多，但仍滿足最小輸出電壓規格。通過在重負載條件下將輸出電壓設置為低于標稱值，當負載電流突然降低到幾乎為零時，輸出電壓變化可能更大。由于輸出電容允許更多的輸出電壓變化，因此需要更少的輸出電容。

有源電壓定位的實施取決于開關穩壓器中使用的 OPTI-LOOP 誤差放大器的類型。利用 LTC1736，將兩個電阻器連接至 I千PIN以與負載電流成反比的方式調節輸出電壓。這種技術僅適用于電流模式控制穩壓器。LTC1703 提供了不同的技術;這些器件也可在 LTC1736 上使用，稍后將討論。

具有有源電壓定位功能的 LTC1736 電路

通過有源電壓定位降低輸出電容需要將兩個電阻連接到I。千引腳并重新調整環路補償元件值。圖1所示為內核穩壓器電路，設計工作在7.5V至24V輸入電壓，在7.5V至0.9V范圍內為VID控制的輸出電壓提供±2.0%的精度，負載電流階躍為0.2A至12A。 雖然7.5%的輸出電壓精度聽起來不是很令人印象深刻，但7.5V的1.4%只有105mV，包括設定點精度以及負載和線路調整率。 以及對 12A 負載階躍的瞬態響應裕量。

圖1.基于 LTC1736 的內核穩壓器，具有有源電壓定位功能。

圖1中的電路為電流模式、同步降壓穩壓器，開關頻率為300kHz。標稱輸出電壓由標準英特爾移動式 VID 代碼選擇。實際輸出電壓隨負載電流的變化而變化。該電路的空載輸出電壓高于標稱值，因為R3提供的電流在跨導誤差放大器的輸入端產生正偏移。饋入R4的誤差放大器電流產生負輸入失調電壓。這種負失調導致輸出電壓在滿載條件下小于標稱值。

誤差放大器輸入端的強制失調應限制在±30mV。如果在滿載時需要較低的輸出電壓，則可以通過連接V從調節輸出電壓中減去電流檢測電阻兩端的壓降奧森引腳連接到檢測電阻的電感側，如圖1所示。圖2顯示了圖50電路的100V輸入和12.1V輸出的6mV和–1mV瞬態波形。7.5% 的輸出電壓容差允許 ±120mV 的變化。

圖2.12A負載電流階躍的瞬態響應。

具有有源電壓定位功能的 LTC1703 電路

圖 3 和圖 4 示出了在 LTC1703 電路上實現有源電壓定位的兩種方法。在圖3中，通過在電源路徑中增加一個2.5mW電阻（R18）來設置電壓解除調節。滿載時，輸出電壓將小于標稱值I滿載? 0.0025.為了在零負載下設置高于標稱值的輸出電壓，在FB390引腳和地之間增加了一個20k電阻R1。輸出電壓超過標稱值的直流值可通過以下公式計算：

圖3.基于 LTC1703 的穩壓器，具有利用一個檢測電阻器實現的有源電壓定位。

圖4.基于 LTC1703 的穩壓器，具有利用電感器的 DC 電阻實現的有源電壓定位。

在圖4中，電壓解除調節由功率電感器的直流電阻設定，約為2.5mW。LTC1703 上的 SENSE 引腳連接在 R20 （150W） 和 C24 （1mF） 之間。R20和C24連接在電感L2上，用作低通濾波器，時間常數為150ms。同樣，在FB390引腳和地之間增加了一個21k電阻R1。圖 5 顯示了圖 1703 和圖 3 中 LTC4 電路在采用 0 個 14mF Poscap 電容器時采用 150A–<>A 瞬態負載階躍時的瞬態響應。

圖5.LTC1703 V輸出中央處理器具有有源電壓定位的瞬態響應。

結論

有源電壓定位允許在負載瞬態期間發生更大的輸出電壓變化，因此需要的輸出電容器更少。更少的電容器導致更小、更便宜的穩壓器。

審核編輯：郭婷