简介

不稳定的电源可能导致严重的系统问题，例如无源组件产生可闻噪声、开关频率意外抖动、负载瞬态事件期间输出电压极端振荡，以及半导体开关故障等。尽管导致不稳定的原因各不相同，但在开关电源中，绝大多数不稳定问题都源于未调整的补偿网络。本文将提供指南帮助您确定电源不稳是否源于未调整的补偿网络，同时提供一些技巧来提高其稳定性。

瞬态响应：电源稳定性的度量

开关电源的瞬态性能有两个主要标准：带宽（BW）和相位裕量（PM）。BW越高瞬态响应越快；另一方面，PM越高稳定性也越好。要获得良好的瞬态性能，就需要高BW和高PM。但是，BW和PM之间需要权衡，因为增加带宽的技术通常会降低相位裕量，反之亦然。

图1显示了具有高BW和低PM的电源的典型瞬态响应。在发生负载转换时，输出电压会经历几次振荡，然后稳定。测量负载转换期间输出电压的振荡次数是衡量电源稳定性的好方法。振荡次数与PM直接相关，因此与电源稳定性也直接相关。

开关稳压器中的补偿网络

开关稳压器常用的补偿网络有两种：II型和III型。II型补偿网络采用零极点集来实现所需的BW和PM。为进一步改善稳压器的瞬态响应，我们采用III型补偿网络。III型补偿网络增加了一个额外的零极点集，这将有助于实现更高的BW和/或更高的PM。图2显示了III型补偿网络原理图。

本文将说明如何使用简单的技术来稳定不稳定的电源。注意，仅当不稳定源是未调整的补偿网络时，这里提到的技术才有效。

我们从补偿网络实现的角度出发，介绍两种类型的开关稳压器：具有外部补偿网络的开关稳压器和具有内部补偿网络的开关稳压器。图3是这两种电源类型典型应用电路的示例。

采用调节器来稳定不稳定的电源

如上所述，通过查看开关稳压器对负载变化的瞬态响应，可以验证其不稳定性。

图1是一个不稳定电源的示例，当发生负载转换时，电源的输出电压上出现了多次振荡。图4显示了图1电源的波特图。在此示例中，BW为65kHz，而PM仅为16°。为获得具有良好瞬态性能的电源，建议BW不超过开关频率的10％，且PM大于60°。图1电源的开关频率为400kHz，带宽限制为40kHz。

注意，在一些对噪声敏感的应用中，带宽必须进一步限制为小于开关频率的5％。

从图4中可以看到，相位曲线（红色）已经下降后，幅度曲线（蓝色）才达到0dB。要获得适当的PM和良好的稳定性，必须在相位曲线开始下降之前出现幅度曲线的0dB点。

下面介绍的技术将能够快速修复不稳定的开关电源，同时我们还提供一些方法检查降低BW是否可以提高稳定性。如果稳定性随BW的显著降低而提高了，则可以确认不稳定的根源是未调整的补偿网络。

请注意，降低BW可以实现两个目的来提高稳定性。首先，它会使控制回路变慢。较慢的控制回路可防止或限制输出上的尖峰和/或振荡。其次，降低BW可以增加PM，从而提高稳定性。

带外部补偿网络的稳压器

具有外部补偿网络的电源，其补偿网络位于COMP引脚处。在这种情况下，要快速查看输出振荡是否由未调整的补偿网络引起，可以在COMP引脚上接入一个大电容。该电容可以将一个低频极点引入控制环路，从而极大地限制带宽。电容越大，BW越低。图5显示了在COMP引脚上增加一个大电容的效果。该电容的典型范围为100nF至1µF。

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