中心議題：

• 如何處理高di/dt負載瞬態
• 簡易P-SPICE模型輔助係統設計
• 利用係統級方法降低電源係統成本

解決方案：

• 係統級方法可實現一種成本最低的解決方案

在《如何處理高di/dt負載瞬態（上）》中，我們討論了電流快速變化時一些負載的電容旁路要求。我們發現必須讓低等效串聯電感（ESL）電容器靠近負載
，因為不到0.5 nH便(bian)可(ke)產(chan)生(sheng)不(bu)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)電(dian)壓(ya)劇(ju)增(zeng)。實(shi)際(ji)上(shang)，要(yao)達(da)到(dao)這(zhe)種(zhong)低(di)電(dian)感(gan)

，要(yao)求(qiu)在(zai)處(chu)理(li)器(qi)封(feng)裝(zhuang)中(zhong)放(fang)置(zhi)多(duo)個(ge)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)器(qi)和(he)多(duo)個(ge)互(hu)連(lian)針(zhen)腳(jiao)。本(ben)文(wen)中(zhong)，我(wo)們(men)將(jiang)討(tao)論(lun)達(da)到(dao)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)實(shi)際(ji)di/dt要求所需的旁路電容大小。

為了討論方便
，圖1顯示了電源係統的P-SPICE模型。本圖由補償電路電源、調製器（G1）和輸出電容器組成。內部還包括互連電感、旁路電容負載模型
、DC負載和步進負載。
 

圖1 簡易P-SPICE模型輔助係統設計

首先
，你需要決定是將電源和負載看作一個個單獨的“黑匣子”，haishibawentidangzuoyigewanzhengdedianyuanxitongshejilaichuli。ruguoshiyongxitongjifangfa，nikeyiliyongfuzaipangludianronglaijiangdidianyuanshuchudianrong，congerjieyuexitongchengben。ruguoshiyong“黑匣子”方法，你要單獨測試電源和負載。不管使用哪種方法

，你都要知道負載需要多大的旁路電容。

首先，估計電源和負載之間的互連電感和電阻的大小。這種互連阻抗(LINTERCONNECT) 形成一個旁路電容器 (CBYPASS) 低通濾波器。我們假設電源輸出阻抗較低。利用該低通濾波器的特性阻抗 (ZO)、負載步進值 (ISTEP) 和允許電壓波動（dV），建立旁路濾波器要求（方程式1-2）：
                方程式 1
                          方程式 2

求解方程式2得到Z0，然後代入方程式1，得到方程式3：
            方程式 3

有趣的是，所需電容大小與負載電流的平方除以允許擾動的平方有關，因此要仔細計算這兩個值。

互連電感的範圍從並列電源的幾十nH，到遠距放置電源的數百nHs。一條較為有效的經驗法則是
，每英寸增加15 nH左右的互連電感。負載步進為10安培且允許擾動為30mV時，旁路要求範圍為5 nH的500 uF到500 nH的50 mF。

另外，這種濾波器還降低了電源的負載電流上升速率。如果無損濾波器由一個電流方波激勵
，則電感電流為正弦。通過對方程式4-7中的電流波形求微分，可以計算得到上升速率。[page]
       方程式 4
    方程式5
         方程式6
         方程式7

互連電感為5 nH，旁路電容為500 uF時，10安培步進變化可形成0.2 A/uS電源電流上升速率。更大的電感可產生更低的di/dt。這些數值比係統設計人員所規定的值要小得多。

使用係統級方法時，要在最大化環路帶寬的同時，最小化總電容。現在，請您思考如何使用“黑匣子”方法。你必須在沒有旁路電容和最大期望旁路電容的情況下，讓電源穩定。如前所述，互連電容會推高負載的旁路電容要求。使用“黑匣子”方(fang)法(fa)時(shi)

，這(zhe)反(fan)過(guo)來(lai)又(you)會(hui)影(ying)響(xiang)電(dian)源(yuan)的(de)電(dian)容(rong)。連(lian)接(jie)電(dian)容(rong)範(fan)圍(wei)確(que)定(ding)了(le)電(dian)源(yuan)的(de)交(jiao)叉(cha)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)。在(zai)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)兩(liang)種(zhong)模(mo)式(shi)下(xia)，兩(liang)者(zhe)均(jun)成(cheng)比(bi)例(li)關(guan)係(xi)。你(ni)可(ke)以(yi)最(zui)大(da)化(hua)無(wu)負(fu)載(zai)電(dian)容(rong)的(de)交(jiao)叉(cha)頻(pin)率(lv)，但(dan)隻(zhi)要(yao)連(lian)接(jie)負(fu)載(zai)，交(jiao)叉(cha)頻(pin)率(lv)就(jiu)會(hui)急(ji)劇(ju)下(xia)降(jiang)。

表1對舉例係統三個互連電感的要求電容器進行了比較。通過改變互連電感、計算負載旁路電容並設計電源的相應輸出級和控製環路
，得到比較數據。案例1的負載和電源並列放置；案例2電源和負載之間的互連電感大小為中等。案例3中，使用線纜連接的電源的電感極高。要求旁路的多少直接與互連電感有關。

本例中
，案例 3 是互連電感的 100 bei，pangludianrongyeshiruci。zhezaidianyuanshejizhongxingchengwenbo，yuanyinshidianyuanzaiyouhemeiyoupangludianrongqideqingkuangxiadoubixubaochiwending。henmingxian，diyizhongfangfagenghao，yinweitashiyongdedianrongqizuishao
，chengbenzuidi。anli2中，互連電感受到一定的控製，電容器數量有一定增加。案例3中
，大量的互連電感帶來了嚴重的成本問題。案例2和案例3也都有一個好處：獨立的電源測試。
 

表 1 利用係統級方法降低電源係統成本

 

圖 2 對(dui)小(xiao)和(he)大(da)互(hu)連(lian)電(dian)感(gan)的(de)負(fu)載(zai)瞬(shun)態(tai)期(qi)間(jian)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)模(mo)擬(ni)情(qing)況(kuang)進(jin)行(xing)了(le)比(bi)較(jiao)。小(xiao)電(dian)感(gan)響(xiang)應(ying)快(kuai)速(su)漸(jian)次(ci)減(jian)弱(ruo)，而(er)大(da)電(dian)感(gan)則(ze)並(bing)非(fei)如(ru)此(ci)
，花(hua)費(fei)了(le)較(jiao)長(chang)的(de)時(shi)間(jian)才(cai)穩(wen)定(ding)下(xia)來(lai)。這(zhe)是(shi)由(you)於(yu)特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)更(geng)高(gao)以(yi)及(ji)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)更(geng)低(di)。另(ling)外(wai)，如(ru)果(guo)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)在(zai)該(gai)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)有(you)規(gui)律(lv)地(di)跳(tiao)動(dong)
，則(ze)會(hui)出(chu)現(xian)極(ji)寬(kuan)且(qie)具(ju)破(po)壞(huai)性(xing)的(de)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)。
 

圖 2 電壓振鈴成為大互連電感的一個問題

總之，高di/dt負fu載zai要yao求qiu小xiao心xin謹jin慎shen地di進jin行xing旁pang路lu設she計ji，以yi保bao持chi電dian源yuan動dong態tai調tiao節jie能neng力li。在zai負fu載zai和he旁pang路lu電dian容rong器qi以yi及ji旁pang路lu電dian容rong器qi和he負fu載zai之zhi間jian
，必bi須xu使shi用yong低di電dian感gan互hu連lian。係xi統tong級ji方fang法fa可ke實shi現xian一yi種zhong成cheng本ben最zui低di的de解jie決jue方fang案an。為wei了le係xi統tong測ce試shi方fang便bian，許xu多duo係xi統tong工gong程cheng師shi都dou忽hu略lve了le這zhe種zhong通tong過guo降jiang低di電dian源yuan電dian容rong實shi現xian成cheng本ben節jie省sheng的de解jie決jue方fang案an。

以後，我們將對一些根據經驗所得的結論進行討論，以確定同步降壓結構的最佳柵極驅動計時方案，敬請期待。