您的任務(wù)

為確保電壓穩(wěn)壓器和開關(guān)電源 (例如多相降壓變換器) 的穩(wěn)定性，必須測量和測試控制環(huán)路特性。進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償?shù)碾妷嚎刂破骺蓪?shí)現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓，并降低負(fù)載變化和電源電壓變動的影響。控制電路的質(zhì)量決定整個DC/DC變換器的穩(wěn)定性和動態(tài)響應(yīng)。

海洋儀器的解決方案

使用R&S?MXOx-K36頻率響應(yīng)分析 (波特圖) 選件輕松快速地在示波器上進(jìn)行低頻響應(yīng)分析。測定多種電子設(shè)備的頻率響應(yīng)，包括無源濾波器和放大器電路。測量開關(guān)電源的控制環(huán)路響應(yīng)和電源抑制比。R&S?MXOx-K36頻率響應(yīng)分析 (波特圖) 選件使用示波器的內(nèi)置波形發(fā)生器生成10 mHz至100 MHz的激勵信號。通過測量每個測試頻率下被測設(shè)備信號輸入和輸出之比，示波器波特圖會以對數(shù)方式顯示增益，以線性方式顯示相位。

R&S?MXOx-K36頻率響應(yīng)分析 (波特圖) 選件可快速確定開關(guān)電源或線性穩(wěn)壓器的增益和相位裕量。這些測量有助于確定控制環(huán)路穩(wěn)定性。

R&S?MXOx-K36頻率響應(yīng)分析 (波特圖) 選件可顯示對操作條件變化 (例如電源電壓變動或負(fù)載電流變化) 的系統(tǒng)響應(yīng)。

測量設(shè)置

電源控制環(huán)路對比參考電壓 (Vref) 和反饋電壓 (Vfeedback)，并生成負(fù)反饋以確保穩(wěn)定的輸出電壓。控制環(huán)路響應(yīng)測試需要在頻段中將誤差信號注入控制環(huán)路的反饋路徑。要注入誤差信號，必須在反饋環(huán)路中插入一個小型電阻。如下圖“選擇正確的注入點(diǎn)”所示，與R1和R2串聯(lián)阻抗相比，5Ω注入電阻微不足道。部分用戶會選擇始終采用這種低值注入電阻 (Rinjection) 進(jìn)行測試。注入變壓器 (如儀鼎J2100A) 可隔離交流失真信號，并消除任何直流偏置。

注入點(diǎn)和探測

為測量電壓反饋環(huán)路的環(huán)路增益，需要在適當(dāng)?shù)奈恢命c(diǎn)斷開環(huán)路。在這個位置點(diǎn)注入失真信號。失真信號將分布在環(huán)路中。注入的失真信號將被放大或出現(xiàn)衰減和相移，具體取決于環(huán)路增益。對于R&S?MXOx-K36選件，示波器的發(fā)生器可生成失真信號。示波器可測量環(huán)路的傳遞函數(shù)。

為確保環(huán)路增益測量值與實(shí)際值相等，需要選擇合適的位置點(diǎn)：

尋找環(huán)路被限制到單一路徑的位置點(diǎn)，確保沒有并行信號流。

確保環(huán)路方向的阻抗遠(yuǎn)大于此位置點(diǎn)的反向阻抗。反向阻抗與變換器的輸出阻抗相等，僅為幾毫歐。環(huán)路方向的阻抗源自補(bǔ)償器和分壓器，為幾千歐。

準(zhǔn)確的控制環(huán)路響應(yīng)測量取決于良好的探測操作。在部分測試頻率下，Vin和Vout的峰-峰幅度會非常小。這些值可能被示波器的噪聲基底和/或被測設(shè)備本身的開關(guān)噪聲掩蓋。

因此，提高測量的信噪比將大幅改善頻率響應(yīng)測量的動態(tài)范圍。大多數(shù)示波器通常會配備噪聲較大的10:1無源探頭。使用低噪聲1:1無源探頭將降低測量噪聲，并提高信噪比。在此應(yīng)用中，羅德與施瓦茨推薦使用具有38MHz帶寬的R&S?RT-ZP1X1:1無源探頭。

減少探頭的接地長度可以盡量減少感應(yīng)接地環(huán)路。探頭的標(biāo)配接地引線有時(shí)會起到天線作用，放大無用的開關(guān)噪聲。確定Vin和Vout測試點(diǎn)周圍的接地端子。使用R&S?RT-ZP1X探頭的接地彈簧縮短接地。這將為測量提供理想的低噪聲接地。

使用接地彈簧將為電源抑制比測量提供最佳的信噪比

設(shè)備設(shè)置

將示波器連接到被測電路后，開始測量：

1、將起始頻率和終止頻率設(shè)置為10MHz至100MHz，并確定發(fā)生器輸出電平。

2、設(shè)定十倍程頻率點(diǎn)以提高和調(diào)整采集分辨率。示波器每十倍程至多可采集500個頻率點(diǎn)。

3、設(shè)置發(fā)生器輸出的幅度分布 (最高100步長)，以抑制被測電路的噪聲特性。

4、按“運(yùn)行”(Run) 以開始測量。測量結(jié)果顯示為相對于頻率的增益/相位圖。在感興趣的頻率點(diǎn)處設(shè)置標(biāo)記。

測量結(jié)果

波特圖代表電路的傳遞函數(shù)，顯示與輸入頻率相關(guān)的幅度特性 (以dB為單位) 和相位特性 (以度為單位)，有助于驗(yàn)證系統(tǒng)穩(wěn)定性。用戶可以直接在圖中跡線上的所需位置設(shè)置標(biāo)記，并使用圖例顯示標(biāo)記坐標(biāo)。為確定交叉頻率，將一個標(biāo)記設(shè)置為0 dB，將另一個標(biāo)記設(shè)置為–180°相移。現(xiàn)在可以輕松確定相位和增益裕量。

測量結(jié)果表格包含每個測量點(diǎn)的詳細(xì)信息 (頻率、增益和相移)。使用標(biāo)記時(shí)，結(jié)果表格中的相關(guān)行將高亮顯示。可將屏幕截圖、表格結(jié)果或兩者一起快速保存至USB設(shè)備以生成報(bào)告。

DC/DC變換器的穩(wěn)定性測量 (藍(lán)色跡線：增益；紅色跡線：相位)。右表顯示了測量結(jié)果，包括標(biāo)記和裕量測量結(jié)果

總結(jié)

目前，工程師主要使用示波器來測試與表征電源設(shè)計(jì)。R&S?MXOx-K36頻率響應(yīng)分析(波特圖)選件價(jià)格合理，可代替低頻網(wǎng)絡(luò)分析儀或?qū)Ｓ玫莫?dú)立式頻率分析儀。

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