環路測試

 

開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)是(shi)一(yi)種(zhong)典(dian)型(xing)的(de)反(fan)饋(kui)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，其(qi)有(you)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)兩(liang)個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)指(zhi)標(biao)。響(xiang)應(ying)速(su)度(du)就(jiu)是(shi)當(dang)負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)或(huo)者(zhe)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)變(bian)化(hua)時(shi)，電(dian)源(yuan)能(neng)迅(xun)速(su)做(zuo)出(chu)調(tiao)整(zheng)的(de)速(su)度(du)。因(yin)為(wei)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)負(fu)載(zai)多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)都(dou)是(shi)數(shu)字(zi)IC，其電流會隨著邏輯功能的變化而變化，比如FPGAzaijinxingpeizhishi
，dianliuhuizengdayibeiyishang。erkaiguandianyuandeshurudianyayehuiyouyidingchengdudebodong。weilebaozhengdianyuanwendingshuchu
，buchanshengdieluohuozheguochong
，jiuyaoqiudianyuanbixuxunsuzuochutiaozheng，shidezuizhongshuchudedianyameiyoubianhua。erdianyuandexiangyingsudujiujuedingledianyuandetiaozhengsudu。

 

由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)加(jia)入(ru)了(le)反(fan)饋(kui)係(xi)統(tong)
，就(jiu)可(ke)能(neng)發(fa)生(sheng)震(zhen)蕩(dang)。如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)的(de)參(can)數(shu)沒(mei)有(you)設(she)置(zhi)好(hao)，就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)震(zhen)蕩(dang)

，結(jie)果(guo)就(jiu)是(shi)電(dian)壓(ya)上(shang)會(hui)被(bei)疊(die)加(jia)一(yi)個(ge)固(gu)定(ding)頻(pin)率(lv)的(de)波(bo)動(dong)。導(dao)致(zhi)電(dian)源(yuan)不(bu)穩(wen)定(ding)。

 

開關電源如下圖所示：

 

圖1 開關電源調試

 

congkaiguandianyuandekuangtuzhongkeyikanchu，gaixitongshitongguoyigefankuidianlu，jiangzuizhongshuchudebianhuafankuigeibilidianlu，jingguobilidianludedengbilishuaijian，shurudaowuchafangdaqizhong。erhouwuchafangdaqitongguobijiaogaixinhaoheneibucankaoxinhaodechayi
，laiqudonghoujimaikuantiaozhiqidengyixiliedeshuchuhuanjie，zuizhongyuganraoxinhaoxianghudixiao，congerbaozhengdianyuandewending。

 

那(na)應(ying)該(gai)如(ru)何(he)測(ce)量(liang)出(chu)電(dian)源(yuan)的(de)響(xiang)應(ying)速(su)度(du)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)呢(ne)
，在(zai)早(zao)期(qi)的(de)調(tiao)試(shi)中(zhong)

，大(da)家(jia)會(hui)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)可(ke)變(bian)的(de)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)來(lai)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)，但(dan)是(shi)由(you)於(yu)現(xian)在(zai)的(de)電(dian)子(zi)負(fu)載(zai)的(de)變(bian)化(hua)頻(pin)率(lv)遠(yuan)遠(yuan)低(di)於(yu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)，該(gai)方(fang)法(fa)逐(zhu)漸(jian)的(de)不(bu)被(bei)大(da)家(jia)所(suo)使(shi)用(yong)。目(mu)前(qian)比(bi)較(jiao)常(chang)見(jian)的(de)測(ce)試(shi)方(fang)式(shi)就(jiu)是(shi)環(huan)路(lu)測(ce)試(shi)法(fa)。環(huan)路(lu)測(ce)試(shi)法(fa)就(jiu)是(shi)向(xiang)反(fan)饋(kui)回(hui)路(lu)中(zhong)注(zhu)入(ru)一(yi)個(ge)個(ge)單(dan)一(yi)頻(pin)率(lv)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)序(xu)列(lie)信(xin)號(hao)，然(ran)後(hou)根(gen)據(ju)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)的(de)輸(shu)出(chu)情(qing)況(kuang)來(lai)判(pan)斷(duan)其(qi)對(dui)各(ge)個(ge)頻(pin)率(lv)幹(gan)擾(rao)的(de)調(tiao)整(zheng)能(neng)力(li)。其(qi)環(huan)路(lu)響(xiang)應(ying)的(de)Gain越高，就說明電源對該頻段的抗幹擾能力越強。

 

環路測試框圖如下所示：

 

圖2 環路測試框圖

 

從(cong)上(shang)圖(tu)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)
，環(huan)路(lu)測(ce)試(shi)實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)將(jiang)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)注(zhu)入(ru)到(dao)誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)中(zhong)
，而(er)後(hou)查(zha)看(kan)誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)加(jia)後(hou)級(ji)輸(shu)出(chu)環(huan)節(jie)的(de)級(ji)聯(lian)響(xiang)應(ying)。誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)的(de)響(xiang)應(ying)實(shi)際(ji)上(shang)就(jiu)是(shi)該(gai)誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)的(de)開(kai)環(huan)增(zeng)益(yi)。所(suo)以(yi)環(huan)路(lu)的(de)根(gen)本(ben)目(mu)的(de)如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)：

 

圖3 環路測試根本目的

 

隨著一個個頻率信號的掃描，最終將各個頻道的環路增益繪製在一張圖上，就會得到一幅很直觀的頻域特性圖。

 

最終環路特性曲線如下圖所示：

 

圖4 環路相應曲線

 

根據這張圖，我們就可以判斷電源設計是否穩定

，是否有優化的空間。曲線的穩定性判定標準如下：

 

● 穿越頻率：建議為開關頻率的5%到20%
，過高則不穩定

，過低則響應速度過慢。

● 相位裕度：要求一定要大於45°
，建議45°到80°。

● 穿越斜率（0dB附近）：要求為單極點穿越，一般是要求穿越斜率在-1左右，即-20db/每十倍頻。

● 增益裕度：建議大於10dB。

 

幹擾信號注入原理

 

幹擾信號具體要如何注入到誤差放大器呢，誤差放大器的開環增益都非常大，都有60db左右。那麼為了不使誤差放大器輸出飽和，輸入信號必須在-50dbm左右，大概2mv左zuo右you，這zhe個ge信xin號hao幅fu度du太tai小xiao，產chan生sheng過guo於yu困kun難nan
，一yi般ban的de電dian磁ci噪zao聲sheng信xin號hao都dou要yao高gao過guo這zhe個ge信xin號hao的de幅fu度du。顯xian然ran這zhe樣yang直zhi接jie注zhu入ru是shi不bu可ke行xing的de。為wei了le能neng夠gou成cheng功gong注zhu入ru幹gan擾rao信xin號hao，我wo們men需xu要yao利li用yong反fan饋kui來lai進jin行xing。

 

想要闡述明白幹擾信號的輸入方式

，必須先對反饋做一下說明。

 

什(shen)麼(me)是(shi)反(fan)饋(kui)？除(chu)了(le)數(shu)學(xue)公(gong)式(shi)，這(zhe)個(ge)概(gai)念(nian)比(bi)較(jiao)難(nan)描(miao)述(shu)，大(da)家(jia)可(ke)以(yi)思(si)考(kao)一(yi)個(ge)小(xiao)時(shi)候(hou)經(jing)常(chang)玩(wan)的(de)倒(dao)立(li)擺(bai)，眼(yan)睛(jing)
，大(da)腦(nao)，手(shou)形(xing)成(cheng)了(le)一(yi)個(ge)反(fan)饋(kui)係(xi)統(tong)。眼(yan)睛(jing)會(hui)根(gen)據(ju)木(mu)棍(gun)的(de)擺(bai)動(dong)情(qing)況(kuang)反(fan)饋(kui)給(gei)大(da)腦(nao)，大(da)腦(nao)再(zai)控(kong)製(zhi)手(shou)來(lai)進(jin)行(xing)移(yi)動(dong)，從(cong)而(er)保(bao)持(chi)木(mu)棍(gun)的(de)直(zhi)立(li)不(bu)倒(dao)。如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)：

 

圖5 倒立擺示意圖

 

這zhe個ge係xi統tong就jiu是shi最zui簡jian單dan的de反fan饋kui係xi統tong，眼yan睛jing對dui應ying的de就jiu是shi反fan饋kui電dian路lu和he比bi例li電dian路lu，大da腦nao對dui應ying的de就jiu是shi放fang大da器qi，神shen經jing和he手shou對dui應ying的de就jiu是shi脈mai寬kuan調tiao製zhi器qi等deng輸shu出chu後hou級ji。

 

試(shi)想(xiang)我(wo)們(men)給(gei)上(shang)麵(mian)係(xi)統(tong)中(zhong)的(de)眼(yan)睛(jing)與(yu)木(mu)棒(bang)之(zhi)間(jian)加(jia)入(ru)一(yi)個(ge)濾(lv)鏡(jing)
，該(gai)濾(lv)鏡(jing)的(de)唯(wei)一(yi)作(zuo)用(yong)就(jiu)是(shi)讓(rang)木(mu)棒(bang)的(de)圖(tu)像(xiang)按(an)固(gu)定(ding)的(de)頻(pin)率(lv)左(zuo)右(you)搖(yao)擺(bai)。眼(yan)睛(jing)接(jie)受(shou)到(dao)這(zhe)個(ge)擺(bai)動(dong)的(de)景(jing)象(xiang)後(hou)，發(fa)送(song)信(xin)號(hao)給(gei)大(da)腦(nao)，為(wei)了(le)保(bao)持(chi)平(ping)衡(heng)，大(da)腦(nao)開(kai)始(shi)操(cao)作(zuo)手(shou)也(ye)左(zuo)右(you)搖(yao)擺(bai)。最(zui)終(zhong)在(zai)濾(lv)鏡(jing)後(hou)的(de)景(jing)象(xiang)中(zhong)看(kan)上(shang)去(qu)木(mu)棒(bang)已(yi)經(jing)是(shi)在(zai)一(yi)個(ge)很(hen)小(xiao)的(de)幅(fu)度(du)內(nei)擺(bai)動(dong)，而(er)實(shi)際(ji)上(shang)的(de)木(mu)棒(bang)卻(que)是(shi)在(zai)左(zuo)右(you)擺(bai)動(dong)
，其(qi)擺(bai)動(dong)正(zheng)好(hao)抵(di)消(xiao)濾(lv)鏡(jing)產(chan)生(sheng)的(de)作(zuo)用(yong)。實(shi)際(ji)木(mu)棍(gun)的(de)擺(bai)幅(fu)與(yu)景(jing)象(xiang)中(zhong)的(de)小(xiao)擺(bai)幅(fu)的(de)比(bi)例(li)，就(jiu)是(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)調(tiao)節(jie)能(neng)力(li)了(le)。

 

圖6 加入濾鏡的倒立擺係統

 

ruguolijieleshangmiandejiaxiangshiyan，jiuyinggaimingbai
，womenkeyitongguojiangfankuidianluhebilidianluduankai，jiangxinhaochuanrufankuidianluhebilidianluzhijian，jiuxiangnagelvjing。zhuruyuantongguoyigegelibianyaqi，jiangganraoxinhaobianchengyigedianliuxinhao，zaizhurudianzuliangduanchanshengyigeewaideyachaVfg，而由於運放負反饋的虛短特性，此時誤差放大器會通過輸出來盡量調節使得運放正負端的電壓相等。這樣就會最終在輸出級產生一個△Vout，用來抵消注入電阻兩端的格外壓差Vfg。如果誤差放大器開環增益無限大的話
，Vfg則會與△Vout完全相等。但是由於誤差放大器開環增益是有限的
，就會最終導致產生一個△Vin，△Vin = Vfg - △Vout。而△Vin和△Vout的比例
，就是整個環路的增益了。具體電路如下圖所示：

 

圖7 環路測試注入方式

 

注入點如何選擇

 

選(xuan)擇(ze)注(zhu)入(ru)點(dian)，有(you)一(yi)個(ge)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)法(fa)
，對(dui)於(yu)電(dian)壓(ya)源(yuan)就(jiu)是(shi)找(zhao)設(she)計(ji)電(dian)路(lu)時(shi)

，用(yong)來(lai)計(ji)算(suan)電(dian)壓(ya)的(de)那(na)兩(liang)個(ge)電(dian)阻(zu)。設(she)計(ji)電(dian)路(lu)時(shi)是(shi)按(an)哪(na)個(ge)電(dian)阻(zu)來(lai)調(tiao)整(zheng)輸(shu)出(chu)的(de)，就(jiu)加(jia)到(dao)哪(na)個(ge)電(dian)阻(zu)上(shang)。對(dui)於(yu)電(dian)流(liu)源(yuan)

，也(ye)與(yu)電(dian)壓(ya)源(yuan)大(da)致(zhi)相(xiang)同(tong)
，不(bu)過(guo)電(dian)流(liu)源(yuan)中(zhong)一(yi)般(ban)是(shi)沒(mei)有(you)R1或者R2，隻要將注入電阻放在反饋電電路之後就可以了。

 

以下是幾種典型電路的注入點實例。

 

1
、非隔離電壓環路：

 

圖8 非隔離電壓環路注入方式示意圖

 

2、隔離電壓環路：

 

圖9 隔離電壓環路注入方式示意圖

 

3、隔離電流環路：

 

圖10 隔離電流環路注入方式示意圖

 

總結

 

dianyuanhuanluceshikeyiqingxizhunquedeceshichukaiguandianyuandewendingxinghexiangyingsudu，duidianyuanshejiyouhenzhongyaodeyiyi。ceshifangfayexiangduijiandan。danshishijiceshizhong，youyukaiguandianyuanxitonghuichanshengdaliangdexiebo
，zhexiexiebohuiyanzhongyingxiangzuizhongceshijieguo，suoyiyibandeshiboqishiwufadedaobijiaozhunquedejieguo。erZDS4000示波器采用先進的FFT和FIR功能
，將諧波的幹擾降低到最小，同時大大提高了環路曲線的分辨率和準確性。其效果不遜色與專業的電源環路測試儀。

 

文章來源於 ZLG立功科技一致遠電子

 

 

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