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DC-DC轉(zhuǎn)換器輸入端的電容在保持轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要的作用,，并有助于濾除輸入端的電磁干擾(EMI),。DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出端的大電容則會(huì)給電源系統(tǒng)帶來艱巨的挑戰(zhàn)。DC-DC轉(zhuǎn)換器的許多下游負(fù)載需要電容才能正確工作,。這些負(fù)載可以是脈沖式功率放大器或輸入端需要電容的其它轉(zhuǎn)換器,。如果負(fù)載端的電容值超過直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠處理的極限，電源系統(tǒng)的電流可能在啟動(dòng)和正常工作期間超出其最大額定值,。電容還能引起電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,，導(dǎo)致錯(cuò)誤的系統(tǒng)操作和過早的電源系統(tǒng)失效。
遇到給大電容負(fù)載供電的情況下,，在電源系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的技術(shù)就能保持高效和可靠的設(shè)計(jì)?？s短啟動(dòng)時(shí)負(fù)載電容兩端施加的電壓上升時(shí)間可以使電源系統(tǒng)的電流保持在其額定范圍內(nèi),，在正常工作期間控制流入電容的充電電流可以使電源系統(tǒng)的功率保持在其額定范圍內(nèi)，而調(diào)整系統(tǒng)的控制環(huán)路可以保持電源系統(tǒng)的穩(wěn)定,，并使電源系統(tǒng)的電壓保持在其額定范圍內(nèi),。
啟動(dòng)時(shí)的考慮因素 在電源系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，典型的DC-DC轉(zhuǎn)換器都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的上升時(shí)間,，這個(gè)時(shí)間由內(nèi)部誤差放大器基準(zhǔn)的上升時(shí)間來確定,。放置在轉(zhuǎn)換器輸出端的放電電容將呈現(xiàn)為低阻抗負(fù)載。在這種低輸出阻抗的情況下,，轉(zhuǎn)換器的少數(shù)開關(guān)周期可能導(dǎo)致電容上產(chǎn)生足夠高的電壓變化,，并迫使轉(zhuǎn)換器輸出電流超出其額定值,。這個(gè)電容可以通過轉(zhuǎn)換器輸出端較高阻抗路徑進(jìn)行預(yù)充電。這個(gè)高阻抗元件將限制進(jìn)入電容的充電電流,，直到電容被充電到一個(gè)預(yù)先定義好的電壓值,。一旦達(dá)到預(yù)先定義好的電壓值，就可以將高阻抗路徑移除或用一個(gè)低阻抗器件(如FET)短路掉,。 轉(zhuǎn)換器可以通過這條更低阻抗的路徑提供最大額定電流,。當(dāng)FET將這條阻抗路徑短路掉時(shí)，將允許轉(zhuǎn)換器的滿幅電壓給電容充電,。FET的導(dǎo)通時(shí)間以及電容與轉(zhuǎn)換器電壓之間的壓差決定了將電容充電到滿幅電壓所需的充電電流,，因此將預(yù)定義電壓值設(shè)定為FET導(dǎo)通不會(huì)造成轉(zhuǎn)換器超過其額定電流的那個(gè)點(diǎn)非常重要。圖1所示的框圖可以用來將電容充電到預(yù)設(shè)的最小電壓,。U2用于控制FET以便在必要時(shí)短路電阻Z,，U1電路與U2一起用來設(shè)置導(dǎo)通電壓和負(fù)載使能。
 圖2：給一個(gè)10KuF電容充電的12V直流轉(zhuǎn)換器 一旦電容被充電，負(fù)載就可以開始從電容和DC-DC轉(zhuǎn)換器抽取電流,。有些負(fù)載要求快速獲得電流,，如果這個(gè)要求超出了轉(zhuǎn)換器帶寬能力，電流將由電容來提供,。一旦電流由電容來提供,，電容上的電壓就會(huì)下降：
其中Vdrop是電容上的壓降，I是需要的電流值,，C是電容值,，dt是抽取電流的時(shí)長(zhǎng)。轉(zhuǎn)換器將把電容重新充電到最初的值,，這樣做的時(shí)候轉(zhuǎn)換器輸出電流可能超出其額定值,。轉(zhuǎn)換器和完全放電電容之間的壓差除以兩個(gè)電壓之間的電阻決定了想要的再次充電電流。為了減少系統(tǒng)損耗,，兩個(gè)電壓之間的電阻通常很低,，因此想要的再次充電電流可能高于轉(zhuǎn)換器的最大值,。由于電容電壓接近轉(zhuǎn)換器的設(shè)定點(diǎn)電壓，超出轉(zhuǎn)換器最大電流值也就可能意味著超過轉(zhuǎn)換器的最大功率值,。
圖3所示的限流方法可以與圖1中的預(yù)充電方法結(jié)合起來使用,，實(shí)現(xiàn)更快的啟動(dòng)過程。預(yù)充電電路可以將電容充電到轉(zhuǎn)換器的最小調(diào)整電壓,，然后轉(zhuǎn)換器再以最大額定電流給電容全速充電,。控制輸出電壓的上升速率可以達(dá)到控制給電容充電的電流的目的,。然而,，大多數(shù)DC-DC轉(zhuǎn)換器都只有距它們的標(biāo)稱設(shè)定電壓很窄的控制或調(diào)整范圍。典型的調(diào)整區(qū)間是±10%,。有些制造商可以提供更寬的調(diào)整范圍,，轉(zhuǎn)換器甚至可以調(diào)低到標(biāo)稱設(shè)定電壓的-90%。電壓調(diào)整范圍越小,，對(duì)使能電路的要求就越低,，因?yàn)橄掠呜?fù)載通常在接近它們的工作電壓最小值時(shí)具有欠壓鎖定功能。
穩(wěn)定性考慮 一旦轉(zhuǎn)換器在啟動(dòng)和工作期間被保持在其極限范圍之內(nèi),，那么接下來我們必須確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性,。DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出端的大電容可能降低系統(tǒng)的相位余量，從而引起振鈴現(xiàn)象,。為了保證轉(zhuǎn)換器穩(wěn)定工作,，必須有一個(gè)最小值的電阻與電容串聯(lián)在一起使用。引線或?qū)Ь€電阻,、FET和電容的等效串聯(lián)電阻都是這個(gè)電阻的有效組成部分。找到這個(gè)電阻最小值的最佳方法是使用網(wǎng)絡(luò)分析儀,，并通過運(yùn)行系統(tǒng)分析功能來判斷相位和增益的余量,。如果沒有網(wǎng)絡(luò)分析儀，也可以在系統(tǒng)中連接階躍負(fù)載來分析轉(zhuǎn)換器的電壓和電流波形,，確保沒有代表著不良穩(wěn)定性的過多振鈴,。 一旦電壓環(huán)路趨于穩(wěn)定,，就可以檢查圖3中的電流控制環(huán)路，分析它對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,。這個(gè)電流控制環(huán)路位于DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制環(huán)路內(nèi),，其帶寬應(yīng)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)環(huán)路的交越頻率，因此兩個(gè)環(huán)路不會(huì)發(fā)生交互,。在電力補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)集成在轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)中,，轉(zhuǎn)換器制造商可以提供足夠的信息為電流控制環(huán)路設(shè)置一個(gè)合適的交越頻率。一些轉(zhuǎn)換器制造商允許設(shè)計(jì)師通過調(diào)整電力控制環(huán)路來優(yōu)化特定應(yīng)用的性能,。 圖4顯示了一個(gè)具有外部控制環(huán)路的轉(zhuǎn)換器,。這個(gè)控制環(huán)路可以經(jīng)過優(yōu)化提供峰值系統(tǒng)性能。在電源系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間對(duì)正確系統(tǒng)工作至關(guān)重要的應(yīng)用中,，這種外部控制環(huán)路是很重要的,。周期性脈沖負(fù)載應(yīng)用就是這種情況，其中的轉(zhuǎn)換器必須在下一個(gè)電源脈沖之前給電容再次充電,。應(yīng)該用網(wǎng)絡(luò)分析儀或階躍負(fù)載測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,。不穩(wěn)定的系統(tǒng)可能產(chǎn)生超出電源系統(tǒng)元件額定值的 圖4：具有外部控制環(huán)路的轉(zhuǎn)換器 |
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