電子電路一般都需要一個(gè)即使在負(fù)載電流發(fā)生瞬變時(shí)，輸出電壓也能維持在特定容差范圍內(nèi)的電壓源，以確保電路的正常工作。設(shè)計(jì)工程師必須在理解瞬態(tài)響應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用正確的設(shè)計(jì)思路才能以較低的成本改善電源的瞬態(tài)響應(yīng)性能。

　　瞬態(tài)定義為“僅維持一段短暫時(shí)間的事物"。但是，隨著微處理器工作速度和電流需求量的提高，當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生瞬態(tài)變化時(shí)，穩(wěn)壓器在指定范圍內(nèi)保持輸出電壓的能力成為一個(gè)廣泛存在的困擾。典型cpu芯片的電源規(guī)范要求，即使負(fù)載電流在幾百納秒內(nèi)發(fā)生20或30a的變化，供電電壓仍然要保持穩(wěn)定，要實(shí)現(xiàn)這個(gè)性能指標(biāo)絕非易事。

　　瞬態(tài)響應(yīng)可能是電子電壓調(diào)節(jié)里最難理解的概念之一。在過(guò)去曾有一個(gè)曾經(jīng)有人做出一個(gè)完全錯(cuò)誤的陳述：“我們新推出的穩(wěn)壓器速度之快甚至可以使你不再需要電容�！笔聦�(shí)相反，當(dāng)負(fù)載瞬變時(shí)(不管這個(gè)穩(wěn)壓器有多快)，你始終需要電容。

　　總之，為了掌握在哪里投入成本才能提高系統(tǒng)性能和在不犧牲瞬態(tài)的情況下怎樣節(jié)省成本，你需要理解瞬態(tài)響應(yīng)是什么以及它的工作原理。

電壓調(diào)節(jié)

　　幾乎所有的電子電路都需要一個(gè)穩(wěn)定的電壓源，它維持在特定容差范圍內(nèi)，以確保正確運(yùn)行(典型的cpu電路只允許電壓源與額定電壓的最大偏離不超過(guò)±3%)。該固定電壓由某些種類的穩(wěn)壓器提供。通過(guò)電阻分壓器自動(dòng)檢測(cè)輸出電壓，誤差放大器不斷調(diào)整電流源從而維持輸出電壓穩(wěn)定在額定電壓上。

　　穩(wěn)壓器必須能夠在負(fù)載電流需求量從零上升到滿負(fù)荷(大約為20a或更多)時(shí)，保持輸出電壓恒定。當(dāng)負(fù)載電流需求量緩慢變化時(shí)很容易做到這一點(diǎn)，但是，如果負(fù)載電流"階躍"足夠快的話，穩(wěn)壓器將無(wú)法提供完全穩(wěn)定的輸出電壓。

　　理解負(fù)載瞬變的關(guān)鍵點(diǎn)：

　　穩(wěn)壓器擔(dān)當(dāng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載的壓控電流源(通過(guò)輸出端的電壓反饋對(duì)電流源進(jìn)行調(diào)節(jié))的角色。穩(wěn)壓器的電流源永遠(yuǎn)不可能在零時(shí)間內(nèi)作出變化，因此可以得出結(jié)論，如果我們使負(fù)載電流的變化速度超過(guò)穩(wěn)壓器的響應(yīng)速度，輸出電壓將會(huì)發(fā)生變化。

　　在穩(wěn)壓器的控制環(huán)路對(duì)負(fù)載變化進(jìn)行調(diào)整的時(shí)間間隔，對(duì)負(fù)載電流變化(在先前的穩(wěn)態(tài)值和新的負(fù)載電流之間)進(jìn)行供給的唯一來(lái)源是輸出電容。因此，不管你喜歡與否，我們都必須加入輸出電容以試圖在負(fù)載瞬變時(shí)維持輸出電壓恒定。系統(tǒng)規(guī)范規(guī)定了所必須使用電容的大小和種類。

　　穩(wěn)壓器的速度越快越好。穩(wěn)壓器的控制環(huán)路響應(yīng)速度越快，在環(huán)路糾正瞬變前輸出電容上的電壓變化就越小。因此可以看出，更快的穩(wěn)壓器意味著在獲得同等“負(fù)載調(diào)節(jié)容差范圍”的情況下能夠采用更小的輸出電容(節(jié)省成本)。

負(fù)載瞬變

　　為了了解負(fù)載瞬變?nèi)绾伟l(fā)生，下面用一個(gè)例子來(lái)進(jìn)行分析。本例中，當(dāng)負(fù)載電流需求量在幾乎零時(shí)間內(nèi)從i_l1變化到更大值(i_l2)時(shí)發(fā)生了負(fù)載瞬變。在瞬變之前，穩(wěn)壓器處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，這時(shí)i_reg= i_l1，并且輸出電容沒(méi)有向外部電路輸出電流。

　　穩(wěn)壓器的電流源(i_reg)不能立即發(fā)生變化，因此在“t = 0+”時(shí)刻(也就是負(fù)載電流增加到i_l2的瞬間)，i_reg = i_l1。通過(guò)簡(jiǎn)單節(jié)點(diǎn)分析得出，此時(shí)電流源需要輸出電容：

i_cout＝i_l2－i_l1

　　c_out將繼續(xù)提供電流直到控制環(huán)路把i_reg提高到i_l2為止。在c_out必須提供電流期間，隨著電容放電，它兩側(cè)的電壓將會(huì)降低。電容的內(nèi)部寄生等效串聯(lián)電阻(esr)和等效串聯(lián)電感(esl)同樣也會(huì)使c_out兩側(cè)的電壓降低，如圖1所示。

圖1：電流增加負(fù)載瞬變的發(fā)生

輸出電壓瞬態(tài)響應(yīng)

　　所有的電容都含有esr和esl，二者都會(huì)對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生明顯的影響。在一個(gè)增加的電流負(fù)載瞬變過(guò)程中看到的輸出電壓與圖2中顯示的類似。

圖2：負(fù)載階躍上升后的vout

　　esl導(dǎo)致電容兩側(cè)的電壓下降，該電壓強(qiáng)烈依賴于負(fù)載瞬變的上升時(shí)間：負(fù)載變化越快，esl在輸出電壓波形上產(chǎn)生的"尖峰"就會(huì)越大。該尖峰在時(shí)間上很窄，這是因?yàn)殡姼袃H僅產(chǎn)生一個(gè)電壓以響應(yīng)變化著的電流，這可以通過(guò)下面的公式得出：

　　v＝ldi/dt

　　當(dāng)