這一難題被攻克！基于示波器的電源環(huán)路響應(yīng)測(cè)試方案
時(shí)間：2021-09-29 15:31:25
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環(huán)路響應(yīng)
測(cè)試方案
示波器
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[導(dǎo)讀]環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)一直是開關(guān)電源行業(yè)的一大難題，新手工程師在學(xué)習(xí)或者調(diào)試環(huán)路設(shè)計(jì)時(shí)總感覺(jué)無(wú)從下手，甚至大部分資深的電源設(shè)計(jì)工程師都對(duì)環(huán)路補(bǔ)償一知半解。究其原因主要是因?yàn)榇蟛糠止こ處煆膩?lái)沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)際的開關(guān)電源環(huán)路響應(yīng)測(cè)試（包括增益曲線與相位曲線）。當(dāng)然環(huán)路穩(wěn)定性的相關(guān)性能指標(biāo)可以通過(guò)理...
環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)一直是開關(guān)電源行業(yè)的一大難題，新手工程師在學(xué)習(xí)或者調(diào)試環(huán)路設(shè)計(jì)時(shí)總感覺(jué)無(wú)從下手，甚至大部分資深的電源設(shè)計(jì)工程師都對(duì)環(huán)路補(bǔ)償一知半解。
究其原因主要是因?yàn)榇蟛糠止こ處煆膩?lái)沒(méi)有進(jìn)行過(guò)實(shí)際的開關(guān)電源環(huán)路響應(yīng)測(cè)試（包括增益曲線與相位曲線）。
當(dāng)然環(huán)路穩(wěn)定性的相關(guān)性能指標(biāo)可以通過(guò)理論計(jì)算或者軟件仿真，但是因?yàn)槠溆?jì)算復(fù)雜并且準(zhǔn)確度不高，造成實(shí)際應(yīng)用有限。
大多數(shù)有經(jīng)驗(yàn)的工程師都是基于其產(chǎn)品輸出性能指標(biāo)（比如負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)，產(chǎn)品噪聲等）來(lái)反推環(huán)路特性，在環(huán)路穩(wěn)定性出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)去嘗試不同的補(bǔ)償方法，最后再通過(guò)輸出性能測(cè)試結(jié)果是否改善來(lái)判斷所用補(bǔ)償方法是否有效。
但是使用這種方法會(huì)造成很多問(wèn)題，首先是沒(méi)辦法根據(jù)實(shí)際的環(huán)路增益曲線做針對(duì)性整改對(duì)策，會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間去嘗試不同的整改方法，甚至造成項(xiàng)目無(wú)法如期完工。
還有無(wú)法通過(guò)輸出性能指標(biāo)來(lái)判斷相位裕度是否合適，這樣就無(wú)法確保所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可靠性。
再比如沒(méi)有實(shí)際的環(huán)路測(cè)試，每次修改補(bǔ)償之后無(wú)法得知增益曲線及相位曲線的實(shí)際變化，這樣就很難通過(guò)實(shí)戰(zhàn)提高自己對(duì)環(huán)路補(bǔ)償?shù)睦斫?，以至于很多資深工程師對(duì)環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)身經(jīng)百戰(zhàn)卻對(duì)其基本原理一竅不通。
環(huán)路響應(yīng)測(cè)試如此重要，為什么電源行業(yè)很多公司都不進(jìn)行環(huán)路響應(yīng)測(cè)試呢？究其原因，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的環(huán)路響應(yīng)測(cè)試設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)分析儀）價(jià)格昂貴，并且針對(duì)電源行業(yè)來(lái)說(shuō)，該設(shè)備的利用率非常的低。
基于上述問(wèn)題，今天我將給大家介紹目前市場(chǎng)上最新穎最經(jīng)濟(jì)的環(huán)路響應(yīng)測(cè)試方案--基于示波器的電源環(huán)路響應(yīng)測(cè)試方案。
測(cè)試原理圖
1. ? ?把分壓電阻和輸出電壓斷開，串入一個(gè)5-50ohm注入電阻；2. ? 利用示波器波形發(fā)生器，經(jīng)過(guò)隔離變壓器連接到注入電阻兩端；3. ? 示波器兩個(gè)通道分別測(cè)量注入電阻上端到地電壓（輸出電壓）和注入電阻下端到地電壓（傳遞函數(shù)的Vin）；4. ? 利用示波器自帶環(huán)路響應(yīng)測(cè)試軟件運(yùn)行自動(dòng)測(cè)試，即可測(cè)出開關(guān)電源增益和相位曲線。
測(cè)試結(jié)果分析與判斷依據(jù)
a. ? 穿越頻率（增益為0dB時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率）：建議為開關(guān)頻率的5%--20%b. ? 相位裕度（增益為0dB時(shí)對(duì)應(yīng)的相位）：要求一定要大于45°，建議45°-- 80°c. ?? 穿越斜率（0dB附近）：要求為單極點(diǎn)穿越（-20dB每十倍頻斜率穿越0dB）d. ? 增益裕度（相位為0°時(shí)對(duì)應(yīng)的增益）：????? 建議小于 -10dBe. ? 增益衰減（開關(guān)頻率對(duì)應(yīng)的增益）：建議值小于 -20dB
單頻率點(diǎn)測(cè)試模式
除了測(cè)試簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，利用率高之外，示波器環(huán)路響應(yīng)測(cè)試方案還提供單頻率點(diǎn)測(cè)試（時(shí)域波形觀察）功能，利用單頻率點(diǎn)測(cè)試，可以輕易地判斷出注入電壓設(shè)置是否合理。
是否因?yàn)樽⑷腚妷哼^(guò)大造成失真，這是其他任何環(huán)路響應(yīng)測(cè)試方案都不具備的優(yōu)點(diǎn)。
執(zhí)行穿越頻率對(duì)應(yīng)的單點(diǎn)測(cè)試，注入信號(hào)與輸出信號(hào)幅值相等，增益為0dB, 信號(hào)沒(méi)有失真。
當(dāng)注入電壓設(shè)置過(guò)大時(shí)，利用示波器方案可以輕易判斷出信號(hào)是否失真，如上圖，同樣頻率下如果信號(hào)失真則增益不為0dB，會(huì)造成測(cè)試結(jié)果不對(duì)。
和網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試結(jié)果對(duì)比
在穿越頻率附近，注入信號(hào)和輸出信號(hào)幅值一般都有幾十mV, 示波器測(cè)量精度完全可以信任，下圖是示波器和最傳統(tǒng)的環(huán)路響應(yīng)測(cè)試設(shè)備網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試結(jié)果對(duì)比，兩者的測(cè)試結(jié)果幾乎沒(méi)有區(qū)別。
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