本文作者：masashi nokawa，QORVO高级系统工程师
人们正在使用碳化硅 (SiC) 和氮化镓(GaN) 技术提供各种宽带隙 (WBG) 晶体管。工程师们正忙着更换和更新所使用的产品。带有传统晶体管（通常是超级结硅 MOSFETs 和绝缘栅双极晶体管 IGBT）的过时 PC 板。
此升级过程中的一个热门领域是用于脉冲负载应用的电源，例如激光脉冲驱动器、灯塔和RF发射器。 。 在本文中，使用 48V 输出时脉冲额定功率为 1kW 的稳压器 (VR) 作为被测设备来评估稳定性，但所描述的技术也适用适用于更低或更高的电压调节器和不同的功率水平。
挑战在哪里？
根据脉冲操作的性质，用户可以看到基于在线时间占空比降低功耗的优势。这意味着热/冷却设计比始终开启的 100% 工作负载循环电源系统更简单，其中冷却系统可能是整个设置的主要部分。
相比之下，脉冲负载应用在电路设计阶段有其独特的挑战，其中包括稳压器控制环路稳定性测试。评估始终在线的系统时，可以轻松连接 VectorNetwork 分析仪 (VNA) 或频率响应分析仪 (FRA) 并运行几分钟扫描以获得波特图，即用于评估稳定性 一对增益和相位曲线。
由于用于脉冲负载的调节器具有最小的冷却设计，因此它不能以 100% 在线占空比运行，否则原型可能会在稳定性测量扫描期间出现危险的过热现象。即使您可以使用门控信号输入端口设法将 VNA/FRA 与脉冲负载同步，一旦原型脉冲负载崩溃并且极端浪涌进入分析仪的输入端口，很可能会损坏昂贵的 VNA/FRA。
在本文中，我们研究了另一种用于代替波特图的众所周知的环路稳定性测试技术，即阶跃响应测试。
小信号和大信号
根据教科书，可以通过观察施加瞬态负载脉冲时的输出电压偏移来评估 VR 控制环路的稳定性。
然而，许多工程师忽略了教科书同一页上写的重要声明，即“……仅适用于小信号”，并且还应该强调大信号可能带来的问题。这种情况及其可能呈现的复杂性很常见，并且不仅限于具有 WBG 器件和 48V 输出 VR 的高功率系统。
“小信号”和“大信号”条件之间的主要区别在于稳压器的直流偏置点在瞬态期间是否显着移动。 例如，使用 0A-3A 的负载瞬态测试 5V/3A 输出 VR（可以在许多 VR 数据表中找到此条件的各种图表）是大信号瞬态测试。
运行大信号测试时，位于 VR控制器芯片内部和外部的许多电路节点或 VR 板在 0A 到 3A 阶跃负载期间发生转换。转换速率实际上是有限的，它们可以掩盖不稳定的行为，并且在最坏的情况下，即使在 0A-3A 阶跃负载下没有出现问题，VR 系统也可能会出现振荡。
小信号和大信号之间没有明确的界限，但在本文中，我们在输出电压中使用0.5%的扰动，这足以被认为是小信号。
欲了解更多信息，该参考文献充分解释了瞬态（阶跃）响应、相位裕度、稳定性及其与波特图的关系。
实际测试
对于本文中描述的测试，我们使用了以下设备。
• Qorvo 内部 20A 瞬态发生器 ，作为虚假脉冲负载
测试设置如图 1 所示。
原标题：【深度好文章】利用阶跃负载测试评估稳压器
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