DC-DC｜응용편

스텝 응답 파형 예

2022.04.13

키 포인트

・위상 마진의 측정이 불가능한 경우의 대처 방법 중 하나로, 스텝 응답법을 사용하여 간이적으로 리니어 레귤레이터의 안정성을 확인할 수 있다.

・스텝 응답의 관찰 파형에서, 링잉이 작고 안정화가 빨라지는 정수를 찾아낸다.

・스텝 응답 특성은 몇가지 요소에 의한 종합적 특성이라고 할 수 있으므로, 1개의 부품 정수만이 아니라 다른 부품에 대해서도 검토하여 최적화한다.

지난 편에서는 스텝 응답의 측정 방법과 회로에 대해 설명했습니다. 이번에는 측정 데이터의 예에 대해 설명하겠습니다.

스텝 응답 파형 예

하기 파형도는, 회로도의 RESR을 0Ω~1Ω으로 변화시키는 경우의 스텝 응답 (부하 과도 응답)의 예입니다.

①은 RESR이 0Ω, 즉 저항을 추가하지 않은 상태입니다. 부하 전류가 상승하면 출력은 발진을 일으킵니다. 이것이 출력 콘덴서에 MLCC를 사용하면 발진한다는 현상의 예입니다. 위상의 관점에서는 마진이 거의 없는 상태입니다.

②는 RESR을 0.1Ω으로 변경한 경우입니다. 링잉이 발생하고 시간이 지남에 따라 안정화되지만, 안정화되기까지 걸리는 시간이 길고, 링잉이 노이즈로서 악영향을 미칠 가능성이 있는 상태입니다.

③은 RESR이 0.2Ω인 경우입니다. 링잉은 대폭 저감되었습니다. 여기부터 시간축이 20µs/div이므로 주의하여 주십시오.

이후 RESR을 1Ω까지 증가시키면 링잉은 약간 저감되지만 응답이 늦어져, 부하가 상승하는 타이밍에서의 출력전압 강하가 커지게 됩니다.

하기 6개의 예에서는 ③이나 ④, 또는 그 중간 정도의 값에 해당하는 RESR이 적합하다고 할 수 있습니다.

주의할 점은, 본 예에서는 CO가 22µF이지만, CO의 정전용량이 변하면 특성도 변하게 됩니다. 최적화를 위해서는 용량에 대한 고려도 필요한 경우가 있습니다. 또한, 부하 전류치, 전류 스텝의 slew rate, 리니어 레귤레이터 IC의 종류 등 영향을 미치는 요소가 있습니다. 따라서, 일률적으로 정수를 정하는 것은 어렵고, 어떤 회로 조건에서 결정한 최적의 정수가 다른 회로에서도 통용되는 것은 아니므로 주의해야 합니다. 스타트 라인으로서는 예시의 저항치 정도가 기준이 될 것으로 생각되지만, 다른 조건도 함께 고려하여 대처해야 합니다.

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