任何開關電源都無法提供絕對精確、恒久不變的輸出電壓。其標稱值（如12V、5V）是一個理想目標，實際輸出會在一個范圍內(nèi)波動。這個總的波動范圍，即總?cè)莶?/span>，是多個獨立誤差因素共同作用的結(jié)果。理解這些不精確性的來源，并準確計算出最壞情況下的極限值，對于確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性至關重要。

開關電源通常設有一個反饋引腳，用于設置其輸出電壓。該電壓由電源內(nèi)部的調(diào)節(jié)電路進行控制。然而，核心問題在于：這種電壓調(diào)節(jié)的精度究竟如何？

圖1展示了一個典型的降壓式開關電源電路。其作用是從一個通常不穩(wěn)定的輸入電壓中，生成一個經(jīng)過精確調(diào)節(jié)的輸出電壓。

圖1. 降壓式開關電源電路結(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，它主要來源于轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的基準電壓精度（見圖1）。這個基準電壓由IC設計者設定，但其實際值會在電源電壓波動、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)手冊會明確給出這些直流容差參數(shù)，它們可能以基準電壓線性調(diào)整率、輸出電壓負載調(diào)整率或反饋引腳穩(wěn)定電壓等多種形式進行規(guī)定。后者不僅包含基準電壓本身的精度，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。通常，普通電阻的實際阻值會分布在其標稱最大容差附近。而容差更小的高精度電阻，則需在生產(chǎn)過程中通過篩選獲得。

輸出電壓紋波

在開關電源中，經(jīng)過調(diào)節(jié)的輸出電壓上總會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減小紋波，但無法被完全消除。

負載瞬態(tài)響應

影響輸出電壓精度的第三個關鍵因素，是電源在負載突變時的響應特性。當負載電流發(fā)生快速變化時，輸出電壓會產(chǎn)生一個短暫的過沖或下沖，偏離其設定值。負載變化的幅度越大、速度越快，輸出電壓的短期偏差也就越顯著。

為了盡可能減小負載瞬變帶來的誤差，電源控制回路的響應速度必須足夠快。ADI公司的LTpowerCAD?設計工具能夠幫助優(yōu)化電源轉(zhuǎn)換器電路的控制回路，以實現(xiàn)這一目標。

圖2展示了LT8642S在負載瞬變下的響應波形。負載電流在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。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在時域中測量負載瞬變

該負載瞬變測量由ADI公司的LTpowerAnalyzer完成。借助這一硬件工具，可以便捷地測量在不同電流水平及不同階躍時間下的負載瞬態(tài)響應。

圖3綜合展示了影響開關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，首先必須明確具體應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，應重點關注電源轉(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)化負載瞬態(tài)響應，則需精心選擇電感和輸出電容。

• 此外，還應通過優(yōu)化控制回路（例如采用盡可能低的電壓偏移）來有效處理負載瞬變，從而提升整體性能。