確定開關模式電源的電壓精度

作者：時間：2025-11-03 來源：

不同的容差會影響SMPS輸出電壓調節的精度。本文解釋了不準確的不同來源，并展示了如何確定總公差范圍。

開關模式電源 （SMPS）具有可用于設置輸出電壓的反饋引腳。該電壓由電源電路調節。然而，問題是電壓的調節精度如何。

圖1顯示了基于降壓原理的SMPS。現有的、通常未穩壓的電源電壓（輸入電壓）用于產生輸出電壓，并盡可能精確地調節輸出電壓。

1、根據降壓原理的開關電源電路結構。

輸出電壓的精度由多種影響和容差決定。

直流容差

直流調節偏差包括電壓轉換器中包含的參考電壓的精度（同樣是圖 1）。這是由 IC 設計人員創建的，即在電源電壓范圍、IC 的制造公差和工作溫度內僅出現微小偏差。

現有容差包含在電壓轉換器 IC 的數據手冊中。該值可以通過不同的方式指定：作為參考電壓線調節、輸出電壓負載調節和穩壓反饋電壓。除了純基準電壓的精度外，后者還包括反饋引腳上其他 IC 特定的直流容差。

直流容差還包括電阻分壓器電阻值在穩壓輸出電壓和反饋引腳之間的偏差（圖1中的Rfb1和Rfb2）。這些電阻器可以購買具有不同容差范圍的電阻器。

通常，電阻器的電阻值接近最大指定容差。在這些電阻器的制造過程中會檢測到具有較小公差的更好電阻器，并且通常作為更精確的電阻器出售。

穩壓輸出電壓在開關模式電源中始終具有一定的電壓紋波。該紋波由降壓穩壓器的電感電流的上升和下降以及輸出電容器及其等效串聯電阻（ESR）的值決定。

線圈的高電感值和低ESR的大輸出電容器可以降低電壓紋波。然而，在SMPS中無法完全防止輸出電壓紋波。

對產生電壓精度的第三個影響是其在負載瞬變期間的行為。如果負載電流發生變化，產生的電壓可能會向上或向下偏離。負載瞬態的幅度越大，發生得越快，輸出電壓與設定點的短期偏差就越大。

為了使這種對產生電壓誤差的影響盡可能低，控制環路速度必須很快。ADI公司的LTpowerCAD是一種可以優化電源轉換器電路環路的工具。

圖2顯示了LT8642S的負載瞬變。負載電流在500 ns內從100 mA增加到5 A，并在250 μs后再次燒焦。電壓峰值約為27.5 mV，電壓驟降約為26.4 mV。

2. 使用LTpowerAnalyzer測量時域中的負載瞬變。

負載瞬變的測量是使用 ADI 的 LTpowerAnalyzer 進行的。使用該硬件，可以輕松測量不同電流水平和不同轉換時間的負載瞬變。

圖3顯示了對SMPS容差的不同影響。

3. 對電源輸出電壓精度的不同影響。

選擇電源電路時，必須確定應用所需的電壓精度。這是選擇不同元件所必需的，例如用于直流精度的電源轉換器 IC 和電阻分壓器，以及用于輸出電壓紋波和負載瞬態影響的線圈和輸出電容器。