DCDC开关电源的阶跃响应和动态响应(Load Transient)的区别

本文以DCDC芯片TPS54620为例，介绍阶跃响应和动态响应的概念。

1. 阶跃响应

阶跃响应考察的是输出电压VOUT和输入电压VIN的关系，考察阶跃响应的目的在于：希望在DCDC电源的输入电压阶跃时，输出电压能尽快恢复到目标值。

图 1‑1 阶跃响应的仿真电路

图 1‑2 阶跃响应的仿真结果

上图可以看出，当DCDC的供电电压VIN从0V阶跃至12V时，输出电压VOUT从0V缓升至3.3V目标电压处，并在一定范围内保持稳定。一般来说，考察阶跃响应的不多，开关电源的数据手册一般给出的是负载动态响应。

2. （负载）动态响应

动态响应是指负载的动态响应或者说负载的瞬态响应Load Transient。

负载的动态响应是指负载电流突变时，输出电压是否能尽快稳定下来，动态响应考察的是输出电压VOUT和负载电流IL的关系。

下面是一个仿真实例。

图 2‑1 负载动态响应的仿真电路

上图模拟了500us之前电路无负载，在500us时刻加上一个1Ω(R294 + U4.RCLOSED + U2.RCLOSED + R300)负载，在600us时刻又去掉负载的情况。

上图需要注意的是定时关闭开关U2和U4，U2的属性设置如下图所示。

图 2‑2 定时关闭开关Sw_tClose的属性设置界面

U2需要关注的参数：

TCLOSE（从哪个时间点开始关闭）=500us，

TTRAN（切换状态要求的时间）=1us，

RCLOSED（开关关闭状态下的电阻）=0.25Ω，

ROPEN（开关打开状态下的电阻）=1MΩ。

U4的属性设置如下图所示。

图 2‑3 定时打开开关Sw_tOpen的属性设置界面

U4需要关注的参数：

TCLOSE（从哪个时间点开始关闭）=500us，

TTRAN（切换状态要求的时间）=1us，

RCLOSED（开关关闭状态下的电阻）=0.25Ω，

TOPEN（开关打开状态下的电阻）=1MΩ。

图 2‑4负载动态响应的仿真结果

从上图可以看出，在500us处加入了负载，导致负载电流I(L2)（图中红线）增大，使得DCDC的输出电压V(VOUT)相对于稳定状态下的3.3V降了一些，之后逐渐又恢复到3.3V；在600us处去除了负载，导致负载电流突然减小，使得DCDC的输出电压V(VOUT)相对于稳定状态下的3.3V升了一些，之后逐渐又恢复到3.3V。