任何開關(guān)電源都無(wú)法提供絕對(duì)精確、恒久不變的輸出電壓。其標(biāo)稱值（如12V、5V）是一個(gè)理想目標(biāo)，實(shí)際輸出會(huì)在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)。這個(gè)總的波動(dòng)范圍，即總?cè)莶?/span>，是多個(gè)獨(dú)立誤差因素共同作用的結(jié)果。理解這些不精確性的來(lái)源，并準(zhǔn)確計(jì)算出最壞情況下的極限值，對(duì)于確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。
開關(guān)電源通常設(shè)有一個(gè)反饋引腳，用于設(shè)置其輸出電壓。該電壓由電源內(nèi)部的調(diào)節(jié)電路進(jìn)行控制。然而，核心問(wèn)題在于：這種電壓調(diào)節(jié)的精度究竟如何？
圖1展示了一個(gè)典型的降壓式開關(guān)電源電路。其作用是從一個(gè)通常不穩(wěn)定的輸入電壓中，生成一個(gè)經(jīng)過(guò)精確調(diào)節(jié)的輸出電壓。
圖1. 降壓式開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)
輸出電壓的最終精度，由多種影響因素及其各自的容差共同決定。
直流容差
直流調(diào)節(jié)偏差是影響精度的核心因素之一，它主要來(lái)源于轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓精度（見(jiàn)圖1）。這個(gè)基準(zhǔn)電壓由IC設(shè)計(jì)者設(shè)定，但其實(shí)際值會(huì)在電源電壓波動(dòng)、制造工藝偏差以及工作溫度變化范圍內(nèi)產(chǎn)生微小的偏移。電壓轉(zhuǎn)換器IC的數(shù)據(jù)手冊(cè)會(huì)明確給出這些直流容差參數(shù)，它們可能以基準(zhǔn)電壓線性調(diào)整率、輸出電壓負(fù)載調(diào)整率或反饋引腳穩(wěn)定電壓等多種形式進(jìn)行規(guī)定。后者不僅包含基準(zhǔn)電壓本身的精度，還涵蓋了反饋引腳處其他IC固有的直流誤差。
此外，用于設(shè)置輸出電壓的電阻分壓器（圖1中的Rfb1和Rfb2）的阻值偏差，也是直流容差的重要組成部分。電阻器本身存在多種容差等級(jí)。通常，普通電阻的實(shí)際阻值會(huì)分布在其標(biāo)稱最大容差附近。而容差更小的高精度電阻，則需在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)篩選獲得。
輸出電壓紋波
在開關(guān)電源中，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的輸出電壓上總會(huì)疊加一定的交流紋波。該紋波主要由降壓穩(wěn)壓器的電感電流紋波、輸出電容的容值及其等效串聯(lián)電阻（ESR）共同決定。雖然可以通過(guò)選用更大電感值的線圈以及更低ESR、更大容值的輸出電容來(lái)減小紋波，但無(wú)法被完全消除。
負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)
影響輸出電壓精度的第三個(gè)關(guān)鍵因素，是電源在負(fù)載突變時(shí)的響應(yīng)特性。當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生快速變化時(shí)，輸出電壓會(huì)產(chǎn)生一個(gè)短暫的過(guò)沖或下沖，偏離其設(shè)定值。負(fù)載變化的幅度越大、速度越快，輸出電壓的短期偏差也就越顯著。
為了盡可能減小負(fù)載瞬變帶來(lái)的誤差，電源控制回路的響應(yīng)速度必須足夠快。ADI公司的LTpowerCAD?設(shè)計(jì)工具能夠幫助優(yōu)化電源轉(zhuǎn)換器電路的控制回路，以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
圖2展示了LT8642S在負(fù)載瞬變下的響應(yīng)波形。負(fù)載電流在500 ns內(nèi)從100 mA階躍至5 A，并在250 μs后以同樣速度切換回來(lái)。如圖所示，輸出電壓產(chǎn)生了約27.5 mV的峰值和26.4 mV的谷值偏差。
圖2. 使用LTpowerAnalyzer在時(shí)域中測(cè)量負(fù)載瞬變
該負(fù)載瞬變測(cè)量由ADI公司的LTpowerAnalyzer完成。借助這一硬件工具，可以便捷地測(cè)量在不同電流水平及不同階躍時(shí)間下的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。
圖3綜合展示了影響開關(guān)電源輸出電壓精度的這幾類主要因素。
圖3. 影響電源輸出電壓精度的不同因素
總結(jié)
在選擇電源電路時(shí)，首先必須明確具體應(yīng)用所要求的電壓精度。這一要求直接決定了元器件的選型方向：
若追求高直流精度，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注電源轉(zhuǎn)換器IC和電阻分壓器的精度規(guī)格。
若需抑制輸出電壓紋波并優(yōu)化負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)，則需精心選擇電感和輸出電容。
此外，還應(yīng)通過(guò)優(yōu)化控制回路（例如采用盡可能低的電壓偏移）來(lái)有效處理負(fù)載瞬變，從而提升整體性能。
