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什么是瞬态响应？

面包板社区 · 公众号 · · 2024-04-30 20:00

正文

瞬态响应现象

您注意过在启动空调以后屋里的灯光瞬间变暗的情况吗？这是因为空调吸收了大量电流，致使供电电压下降，进而导致了灯光变暗。一小段时间之后，电压还会恢复正常。直流电源上的输出阻抗，也会造成类似的电压瞬变。对电流的需求突然增加时，电源的输出电压就会瞬间下降。同理，电流的下降会导致电源电压突然升高。

瞬态响应是当负载吸收电流发生跳变的瞬间，就会造成电源输出端的电压瞬间偏离设定值。

首先来看一下这个波形（图１），大约 120 mV 的电压跌落，持续时间约为 30 uS。这是一个高性能的程控电源的输出，当负载电流猛然增大时，输出电压瞬间的变化情况。

这是任何电源都存在的问题。当负载吸收电流发生跳变的瞬间，就会造成电源输出端的电压瞬间偏离设定值。这个示波器屏幕的截图（图1），就是当我的一个电源的负载电流，从1mA 瞬间变化到 500 mA 时，输出电压经历了约 30 uS 瞬间变化。

电源的这个特性，就是我们通常所称的负载瞬态恢复时间，或者瞬态响应时间。它表征的是，当负载电流发生突然变化的时候，电源电压恢复到设定范围内所需要的时间。如图2所示：

瞬态响应是电源在负载的巨大变化中恢复正常的速度

例如，对于电源 E36312A 来说，当电流从 50% 变到 100% 时，其恢复到 15 mV 的瞬态响应时间是 50 us。通道 1 的最大电流是 5 A，50% 就是 2.5 A。

负载的幅度变化，例如，负载从全负载的 50%，跳变到 100% 负载。对于最大 10 A 输出电流的电源，就是负载的电流从 5 A 跳变到了 10 A。
电源从开始变化开始，恢复到负载改变前设定电压的一定范围之内。需要注意的是，由于负载的改变和电源的负载效应双重影响，电源电压不可能回到负载改变前的值。这样，我们就会规范一个范围，例如恢复到负载改变前电压的 ±20 mV 之内，或 ±0.1% 之内。
瞬态响应时间就是电压恢复指定电源范围内需要的时间值。