电源稳定性分析Technic(a)lNoteTN01010101V1.00D(a)te:2010/08/13工程技术笔记类别关键词摘要内容稳定性判据、ESR分析了编程器电源不稳定的原因及解决方案广州致远电子有限公司目录1.A产品和B产品的电源差异...................................................................................12.为什么瓷片电容会导致电源振荡...........................................................................13.为什么同样容值的瓷片电容相移比钽电容大.......................................................44.为什么电容的ESR会影响相移.............................................................................45.结论...........................................................................................................................5工程技术笔记2008Gu(a)ngzhouZHIYU(A)NElectronicsCO.,LTD.11.A产品和B产品的电源差异产品和产品的电源差异在最近的样机测试中，发现A产品的电源不稳定出现了振荡现象，设置电源输出3.3V，测试波形如图1.1a所示，振荡幅值有100mV，而B产品的电源不会振荡如图1.1b所示。图1.1电源波形比较A产品和B产品，发现前者电源的滤波电容为0.6uF的瓷片电容，后者的滤波电容为10uF的钽电容，将A产品的滤波电容换成10uF的瓷片电容，输出电源仍然会有振荡波形，而将A产品的滤波电容换成10uF的钽电容，输出波形变稳定了，将B产品的换成10uF瓷片电容，输出也出现振荡波形了，所以可以推断编程电源振荡是由于电源滤波选用了瓷片电容引起的。2.为什么瓷片电容会导致电源振荡为什么瓷片电容瓷片电容会导致电源振荡电源原理图如图2.1所示，LM317的调整端ADJ和输出端OUT保持1.25V的压差，改变ADJ电压就可以调整输出电压，其中C1为滤波电容，1提供一定的负载电流保证LM317在空载时也R能正常工作，为了提高电源的调整速度和电压稳定度，将LM317串入运放MC34072的反馈回路构成负反馈系统，根据运放的虚短虚断容易计算得LM317输出电压VDD为(R3+R4)*Vin/R4，由于MC34072并非轨到轨运放，加入电阻R2吸收一部分电流使运放可以输出尽量低的电压，如果没有输出低压的要求，R2可以去掉。如图2.2所示为电源的环路增益示意图，其中β图2.1电源原理图为反馈系数，由LM317和C1等一起构成，所以C1所以不仅起到滤波作用还会影响系统的反馈系数，可以利用稳定性判据来不仅起到滤波作用还会影响系统的反馈系数A为运放的开环增益。分析系统是否会振荡，判据如下：如果系统在某一频率的环路增益A*β的幅度大1并且同时环路增益的相移超过了180度或-180度，则系统不稳定，如果上述两个条件不同时成立则系统稳定。[1]因此可以通过测量环路增益A*β的幅频特性和相频特性来判断系统是否稳定，可以先在相频特性曲线里找到A*β相移为180度或-180度的频率f，然后对应到幅频特性曲线里查看该f处的幅度是否大于1，或者可以在幅频特性曲线里找到A*β幅度为1的频率f，然后对应到相频特性里查看该f处的相移是否超过了180度或-180度，以上两种方法都可以很工程技术笔记2008Gu(a)ngzhouZHIYU(A)NElectronicsCO.,LTD.1GND方便的判断系统是否稳定。β12VU1LM317INADJOUTVDDR1240RU2R22KGNDR32KC1GND2KβR4Vin_AMC34072Σ+VinA(a)(b)图2.2电源环路增益示意图MC34072的开环增益A非常大，有100dB，超过了实验室的网络分析仪E5071的最大动态范围81dB，所以这里A的相频特性和幅频特性直接采用数据手册给出的参数如图2.3所示。断开运放的输出如图2.4所示，利用网络分析仪E5071在LM317的调整端ADJ加入激励（-20dbm），测试输出端OUT可以得到反馈系数β的相频特性和幅频特性曲线，分别