【导读】电源环路的增益裕量与相位裕量是判定其稳定性的核心指标，常规测量方法需在输出节点与顶部反馈电阻间插入小电阻并施加扰动信号，但该方案的适用性受限于能否接触到顶部反馈电阻。针对两类特殊场景 —— 电源?？榻ゲ糠蠢〉缱枘谥梅庾拔薹ń哟ァ⑵骷捎檬涑龅缪辜觳庖牛╒OSNS）无顶部反馈电阻，本文对比常规与新型测量方案的环路响应波特图，提出适配性测量方法，并补充负载瞬态响应测试在环路稳定性评估中的应用，为不同架构电源的环路特性测量提供技术参考。
为使电源稳定，需要一定的增益和相位裕量。通常，电源若具有至少45°的相位裕量和至少10 dB的增益裕量，便可视为稳定。为了测量这些值，通常要在VOUT节点和顶部反馈电阻之间插入一个小电阻，然后在这个增加的电阻两端施加一个扰动信号，并在期望的频率范围内测量环路响应。如果用户能够接触到顶部反馈电阻，这种常规方法会很简便，因此很常用。
但是，如果用户无法接触模塑?？槟诘亩ゲ糠蠢〉缱?，该如何测量环路响应？如果器件不需要顶部反馈电阻，而是使用输出电压检测引脚，又该如何测量环路响应？对于这两个问题，通过比较常规测量方法和新型测量方法的环路响应波特图，可以给出解答。
顶部反馈电阻位于何处？
如图1所示，测量环路响应的常规方法是在VOUT节点和顶部反馈电阻之间插入一个小值电阻。只有用户可以接触到顶部反馈电阻时，才能使用这种方法。
图1.原理图：使用LT8608测量环路响应时，需要外加电阻
图2.示例电路：用户无法接触顶部反馈电阻
图3.显示VOSNS电路的简化框图
许多电源?？榈亩ゲ糠蠢〉缱栉挥诘缭捶庾澳诓?，无法接触。若将顶部反馈电阻硬连线到VOUT节点，则输出电压绝不会超过反馈电阻分压器设定的电压。如果顶部反馈电阻不是硬连线，在降压型稳压器中，一旦该电阻连接不当或发生故障，则VOUT节点电压可能会升高到与输入电压一样高。ADI公司的许多μModule?器件都将顶部反馈电阻模塑在?？槟诓?，以提供额外的?；?。但这样一来，便无法用常规方法测量环路响应。图2显示了LTM8074及其无法接触的顶部反馈电阻。
另一种特殊情况是模块使用输出电压检测引脚(VOSNS)来调节VOUT电压。如图3中的简化框图所示，由于该设置使用基准电流源，而不是通常的基准电压源，因此没有顶部反馈电阻。LTM4702使用该基准电流电路来调节输出电压。
负载瞬态响应还是波特图？
如果没有办法测量电源的环路响应，就必须完全依靠系统的瞬态响应来确定稳定性。瞬态响应测试用于检查在VOUT节点施加负载阶跃时VOUT的电压响应。瞬态响应示例如图4所示。根据波形，通过测量从施加负载阶跃到输出电压开始恢复的时间，可以估算带宽(?BW)?？刂苹仿返拇淼扔诟没指词奔?tr)与Π乘积的倒数。在此示例中，恢复时间约为4 μs，带宽为80 kHz。
此外，通过观察波形的形状也可以评估系统的稳定性。如果在波形中看到振铃（绿色响应曲线），则表示系统具有欠阻尼响应。这意味着系统可能不稳定，相位裕量较低。但相位裕量有多低呢？
如果波形的恢复时间相当长，则可以认为系统具有过阻尼响应（蓝色响应曲线）。系统输出电压的恢复时间可能比预期时间要长得多。由于电压下降持续时间超过预期，下游电路可能会受到影响。
图4.瞬态响应示例
虽然通过瞬态响应可以了解有关系统环路响应的一些信息，但确切的相位裕量和增益裕量只能通过测量来确定。
测量环路稳定性的新方法
对于使用输出电压检测引脚的情形，环路响应测量与常规测量方法类似。只需在VOUT节点和VOSNS引脚之间放置一个小值电阻即可。如图3所示，将扰动信号施加于该电阻，然后测量环路响应。
对于顶部反馈电阻位于?？槟诓慷薹ń哟サ那樾?，采用新型环路测量技术时需要格外小心。如图5所示，必须安装一个并联电阻分压网络，并将扰动信号置于底部反馈电阻和地之间插入的电阻上。务必使并联电阻分压网络尽可能靠近反馈电阻网络，以尽量减少误差。
第1步：
在R2和地之间插入20 Ω RPERT电阻。将扰动信号施加于RPERT。
第2步：
选择R4，其值应在500 Ω至1 kΩ范围内。见注释1。
第3步：
计算并联电阻分压网络比率。n = R2/R4。
第4步：
使用第3步中的比率n计算R3和CFF2。
第5步：
重新构建包括前馈电容和电容CM的并联电阻分压网络，以消除扰动信号带来的附加电容的影响。见注释2。
公式：
1. n = R2/R4
2. R3 = R1/n
3. CFF2 = n × CFF1
4. CM = n × CPERT
图5.新型环路响应测量方法
注释1：
选择R4，使得R2比R4大40到100倍。这样，由R2和R3组成的电阻网络将在反馈环路的测量中起主导作用。
注释2：
如果无法可靠地测量扰动信号的寄生电容，可以通过迭代试验的方式，凭借经验确定CM电容。
图6.常规测量方法和新型方法的波特图比较
新型测量方法产生的环路响应与常规方法相同，如图6所示。
总结
电源稳定性的精准评估离不开环路增益与相位裕量的直接测量，常规方法的局限性催生了适配特殊架构的新型测试方案。本文提出的新型测量方案，对于反馈电阻内置的模塑电源模块，通过搭建并联电阻分压网络并补偿寄生参数，可实现与常规方法一致的测量精度；针对采用 VOSNS 引脚的器件，只需在输出节点与检测引脚间引入扰动电阻，即可完成环路响应测试。尽管负载瞬态响应可辅助判断系统阻尼特性与带宽范围，但仅能提供定性参考，无法替代波特图对相位裕量和增益裕量的定量分析。
