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為便攜產(chǎn)品DC/DC轉(zhuǎn)換器選擇的電感
隨著無(wú)線(xiàn)手持設(shè)備、PDA以及其它便攜式電子產(chǎn)品的外形尺寸不斷縮小，其復(fù)雜程度也持續(xù)增加，設(shè)計(jì)工程師將要面對(duì)越來(lái)越多的問(wèn)題，包括電池壽命、板載面積、發(fā)熱量及功率消耗。
當(dāng)使用DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，效率是主要的目標(biāo)。許多設(shè)計(jì)需求都涉及到將確定的電池電壓轉(zhuǎn)換至某個(gè)較低的供電電壓。盡管線(xiàn)性穩(wěn)壓器可實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，但卻無(wú)法達(dá)到基于交換調(diào)節(jié)器(switching regulator)類(lèi)設(shè)計(jì)的效率。本文將探討若干個(gè)設(shè)計(jì)人員在折衷解決方案尺寸、性能集成本所需面對(duì)的，常見(jiàn)的問(wèn)題。
大信號(hào)響應(yīng)vs.小信號(hào)響應(yīng)
開(kāi)關(guān)變換器基于非常復(fù)雜的穩(wěn)壓電路配置，以保持任意負(fù)載情況下的率?，F(xiàn)代的CPU核心電源需要穩(wěn)壓器具有快速及順暢的大信號(hào)響應(yīng)。例如，當(dāng)處理器由閑置狀態(tài)轉(zhuǎn)換至全速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，核心所汲取的電流可非常快速的從若干個(gè)微安培(micro-amp)上升至兩百多個(gè)毫安培(milli-amp)。
隨著負(fù)載狀態(tài)的不斷改變，回路也快速的響應(yīng)著的需求，以確保電壓處于穩(wěn)壓限之內(nèi)。負(fù)載改變的總量及速率決定了回路的響應(yīng)應(yīng)稱(chēng)為大信號(hào)響應(yīng)還是小信號(hào)響應(yīng)。在此，我們基于某個(gè)狀態(tài)恒定的工作點(diǎn)定義小信號(hào)參數(shù)。因此，我們一般認(rèn)定在恒定狀態(tài)點(diǎn)上下10%的變動(dòng)稱(chēng)為小信號(hào)改變。
在實(shí)踐中，誤差放大器具有轉(zhuǎn)換(slew)的限制而不用于控制回路，因?yàn)樨?fù)載的瞬變所發(fā)生時(shí)間非常短，超出了誤差放大器的響應(yīng)范圍，從而，輸出電容將抑制瞬變的電流直至電感電流能“趕上(catch up)”。
大信號(hào)響應(yīng)可能臨時(shí)性的使回路脫離工作狀態(tài)。盡管如此，還是要求回路在進(jìn)入或脫離大信號(hào)響應(yīng)時(shí)必須平滑順暢?；芈返膸捲綄挘瑢?duì)于負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)程度就越快。
盡管穩(wěn)壓回路在預(yù)期的小信號(hào)情況下可展示出足夠的增益及相位裕量，但開(kāi)關(guān)變換器在線(xiàn)路或負(fù)載瞬變時(shí)仍可能出現(xiàn)不穩(wěn)定及振蕩。在選擇外部元件時(shí)，電源設(shè)計(jì)者需要清楚地了解此類(lèi)限制，否則，其設(shè)計(jì)將難于成功。