电源控制环路分析
电子设备对电源的基础要求是保证在设备负载变化的情况下仍保持输出电平不变。为了监测输出电平,电源需要通过闭环控制电路获得近实时的电平反馈。电源需要快速响应负载变化,并且不能产生过度的振铃现象(信号持续表现出过冲和下冲)。反馈质量对于电源性能至关重要。
开关电源(SMPS) 是一种通用的电源设计,小巧轻便,物美价廉,非常适合各种输入电压量程。为了测量开关电源能否在不同条件下正常工作,需要在宽频率范围内测量控制环路的增益和相移,同时输入受控的激励信号,使控制环路中产生响应。
波特图是用于分析电源控制环路的理想工具,能够同时显示增益(单位为 dB)和相移(单位为度)。利用波特图可以了解激励信号频率变化时环路的性能(调节速度)和系统的不稳定趋势。将增益突破 0 dB 阈值时对应的频率与相位进行比较,可以了解系统变得不稳定之前剩余的相位裕量。
示波器是一款理想的测量仪器,非常适合使用波特图分析控制环路,原因有以下几个方面:
- 测量控制环路响应时,频率范围为接近 DC 到数兆赫兹,示波器非常适合这个范围。
- 分析波特图的结果非常简单。波特图中同时显示随频率变化的增益和相移,设计人员可以清楚看到设计是否满足交叉频率下的相位裕量和 –180° 相移时的增益裕量目标,从而满足性能和稳定性要求。
- 通用台式示波器支持高性能频率响应测量,可以满足严苛要求,而且价格远低于其他测量仪器。示波器还可以处理各种其他日常测量任务。