瞬態響應現象

　　您注意過在啟動空調以后屋里的燈光瞬間變暗的情況嗎？這是因為空調吸收了大量電流，致使供電電壓下降，進而導致了燈光變暗。一小段時間之后，電壓還會恢復正常。直流電源上的輸出阻抗，也會造成類似的電壓瞬變。對電流的需求突然增加時，電源的輸出電壓就會瞬間下降。同理，電流的下降會導致電源電壓突然升高。

　　什么叫瞬態響應？

　　瞬態響應是當負載吸收電流發生跳變的瞬間，就會造成電源輸出端的電壓瞬間偏離設定值。

　　首先來看一下這個波形（圖１），大約120 mV的電壓跌落，持續時間約為30 uS。這是一個高性能的程控電源的輸出，當負載電流猛然增大時，輸出電壓瞬間的變化情況。

　　圖1：負載電流從1 mA跳變到500 mA時，輸出電壓的變化

　　這是任何電源都存在的問題。當負載吸收電流發生跳變的瞬間，就會造成電源輸出端的電壓瞬間偏離設定值。這個示波器屏幕的截圖（圖1），就是當我的一個電源的負載電流，從1mA瞬間變化到500 mA時，輸出電壓經歷了約30 uS瞬間變化。

　　電源的這個特性，就是我們通常所稱的負載瞬態恢復時間，或者瞬態響應時間。它表征的是，當負載電流發生突然變化的時候，電源電壓恢復到設定范圍內所需要的時間。如圖2所示：

　　圖2：負載電流突然變化，造成電源電壓出現瞬態響應

　　瞬態響應是電源在負載的巨大變化中恢復正常的速度

　　例如，對于電源E36312A來說，當電流從50%變到100%時，其恢復到15 mV的瞬態響應時間是50 us。通道1的最大電流是5 A，50%就是2.5 A。

　　圖3：上方顯示的是電流從50%升至100%、然后又返回50%所發生的電流曲線變化。

　　圖4：圖中的輸出電壓顯示了較小的電壓瞬態變化。

　　圖5a：在E36312A的通道1上進行瞬態測量。在電流從滿負載減至一半以后，電壓在30 us內恢復至15

　　圖5b：峰值電壓通常與負載特性密切相關，因此不會被表征。切記，要用較短的電線并且雙絞，以便實現更快的瞬態響應。

　　在表征電源的瞬態響應，我們通常會考慮3點：

　　負載的幅度變化，例如，負載從全負載的50%，跳變到100%負載。對于最大10 A輸出電流的電源，就是負載的電流從5 A跳變到了10 A。

　　電源從開始變化開始，恢復到負載改變前設定電壓的一定范圍之內。需要注意的是，由于負載的改變和電源的負載效應雙重影響，電源電壓不可能回到負載改變前的值。這樣，我們就會規范一個范圍，例如恢復到負載改變前電壓的±20 mV之內，或±0.1%之內。

　　瞬態響應時間就是電壓恢復指定電源范圍內需要的時間值。

　　不同的電源就有不同的瞬態響應時間

　　例如，是德科技N6705直流電源分析儀中所用的高性能模塊N6751A高性能自動量程直流電源模塊和精密直流電源模塊N6761A，在指標中標為：

　　當負載從60%跳變到100%，或者從100%跳變到60%時，

　　電壓恢復到設定值的±75 mV

　　瞬態響應時間：<100μs

　　瞬態電壓特性是電源本身固有的特性。電源內部有很多的儲能元件，電壓的調整需要從輸出回讀、比較標準電壓、調整開關占空比等一系列過程。提高控制回路的速度，可以提供更短的瞬態響應時間。但有可能造成輸出非常不穩定，甚至出現振蕩，就像我在圖2中所示的。因此，具備快速瞬態響應能力的電源，通常為了保證輸出質量，就必須采用一些更為先進的技術，從而提升了成本和價格。

　　如果電壓瞬態響應能力較差，導致電壓跌落/過沖時間過長，幅度過大，直接會造成很多問題。特別是對于不停快速變化的負載，如手機、Wifi、無線傳感器等這些無線通信的設備和器件，其變化速度可能已經超過電源的瞬態響應能力，就會使電源電壓無法達到其設定值，甚至還會造成被測件的自動關機或重復啟動。這會讓測量無法正常進行。因此，如果有這種應用，就必須考慮采用一個更快響應能力的電源。

　　瞬態電壓過沖或跌落幅度通常不被表怔,這是由于該參數很大程度上取決與負載的特性。通常情況下，這個值會小于1 V。但市面上有些電源的瞬態響應時間過長，如果處理不好，在負載、電源及導線共同影響下,過沖電壓可能會達到1-4 V。

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