如何以较少电容达到更快速的瞬时响应

对于复杂的电路板，如高阶通信系统，设计人员愈来愈需要为不同的DSP、FPGA、ASIC和微处理器提供更多的电压轨。目前必须面对的电源系统设计挑战，是在高速数字电路产生电流瞬时的情况下，将电压偏差降到最低。越来越需要关注的问题是，在使用先进IC时，如最新的GHz级DSP、FPGA、ASIC和微处理器，电流瞬时期间会出现输出电压的峰值偏差。如果核心电压(VCC)超出指定的容差上限，IC必须重设，否则会发生逻辑错误。为避免发生这种状况，设计人员需要更注意所使用的负载点(point-of-load, POL)模块瞬时效能。

　　最新GHz级DSP之类的数字负载需要相当快速的瞬时响应，以及相当低的电压偏差。为达到这些目标，通常需要为DC/DC转换器加装多个输出电容，让它在回馈回路响应前有足够的维持时间。使用电源模块，并加装电容以符合电压瞬时容差后，便形成一套完整的电源解决方案。

　　由于设计人员逐渐增加输出电容，因此瞬时幅度会降低，然而，增加电容会降低电源系统频宽，高电能储存的优点会被缓慢的响应时间抵消。

　　更快速的瞬时响应

　　借由创新的DC/DC电源模块技术，系统设计人员如今能够运用较少的输出电容，达到更快速的瞬时响应及更低的电压偏差。德州仪器的T2系列新一代PTH模块(见图1)便是其中一例，这个系列的模块结合一项全新的TurboTrans技术，能够大幅减少客户为达到特定电压偏差目标而使用输出电容的需求。这项专利技术的运作方式是修改模块的控制回路，让设计人员自行调整模块，以符合特定的瞬时负载需求，只需增加一个外部电阻就可以完成调整工作。

　　图1 采用TurboTrans的T2电源模块

　　在高瞬时负载的应用中，TurboTrans技术能够让设计人员减少高达8倍数量的输出电容，同时将电压偏差降低，因此能够节省电容成本与印刷电路板空间。这项技术的另一项优点是提升超低ESR电容的稳定性。设计人员便能够使用较新的Oscon输出电容、聚合物钽质输出电容或所有陶瓷输出电容，而完全不需顾虑稳定性问题。如此一来，便能够运用可达到高温无铅焊锡规范的电容技术。

　　更快速的瞬时响应与更低的电压偏差

　　TurboTrans技术能够减少增加电容以达到特定瞬时目标的需求。对于TI的额定30A PTH08T210W之类的模块，经证实可减少高达8倍数量的电容。图2显示改变量为5A/μs的10A负载步阶所需的50mV最大偏差瞬时目标范例。第一张图显示 PTH08T210W以470μF的最低需求输出电容运作，而且TurboTrans功能已关闭。电压偏差由于瞬时而达到150mV。为满足所需的50mV偏差值，设计人员总共需要10 560μF的输出电容，如第二张图所示，这是未使用Turbo Trans功能的模块常见的结果。第三张图则显示使用TurboTrans功能的结果，其中只需要1320μF的输出电容。