用示波器做環(huán)路分析需要幾步？

盡管環(huán)路分析是檢測控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段，但是測試過程中有諸多細(xì)節(jié)需要注意，如何快速理解環(huán)路分析的意義?環(huán)路分析需要怎樣設(shè)定參數(shù)?環(huán)路分析的結(jié)果該如何讀取呢?

一、如何三句話講清楚環(huán)路分析在做什么?

1、穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)必須是閉環(huán)系統(tǒng)(帶反饋)?？刂破鞲鶕?jù)系統(tǒng)的實際輸出與理想輸出的偏差來設(shè)計算法，使輸出值逼近設(shè)定值;

2、系統(tǒng)穩(wěn)定性需要依靠環(huán)路中的增益相位裕量來量化，這個指標(biāo)可以通過掃頻來測量;

3、環(huán)路分析就是在控制系統(tǒng)中注入頻率變化的干擾信號，從而得出系統(tǒng)的頻率響應(yīng)曲線。

總得來說，通過環(huán)路分析就能知道當(dāng)負(fù)載端變化時控制系統(tǒng)的表現(xiàn)是否穩(wěn)定，就這么簡單!

環(huán)路分析結(jié)果圖片

二、環(huán)路分析的結(jié)果是什么?

示波器根據(jù)輸出信號、輸入信號的幅度、相位隨頻率變化的關(guān)系，可得到環(huán)路系統(tǒng)的伯德圖(幅頻特性、相頻特性)。想要對產(chǎn)品的穩(wěn)定性有所了解，靠品牌、經(jīng)驗、還有研發(fā)人員拍胸脯都是不夠的，有了伯德圖協(xié)助定量分析，一測便知。

環(huán)路分析數(shù)據(jù)報表

三、有了環(huán)路分析，電源性能會有哪些提升?

通過環(huán)路分析可以量化電源的頻率響應(yīng)特性，從而將電源朝著更穩(wěn)定的方向優(yōu)化。工程師再也不用通過盲目的反復(fù)嘗試去積累經(jīng)驗，器件選型也不用過分考慮裕量，從而更好的控制電源成本。

四、環(huán)路分析的關(guān)鍵測試步驟及參數(shù)設(shè)定

1、尋找干擾信號注入點

在電壓反饋型的開關(guān)電源電路中，測試信號注入點為反饋回路的取樣點與輸出電壓點之間。要辨別采樣點比較簡單，只需觀察反饋電壓由輸出電壓的哪條支路分壓得到即可。

注入電阻可選擇10～100歐的電阻，這種電阻在反饋電路中影響不大，推薦在系統(tǒng)設(shè)計時就提前預(yù)留此電阻。

2、注入信號幅度調(diào)節(jié)

注入信號的幅度經(jīng)驗值可設(shè)為輸出電壓的5%。如果幅度不能過小，示波器可能無法識別;過大則可能使系統(tǒng)出現(xiàn)非線性導(dǎo)致測量失真。

3、掃描頻率范圍設(shè)定

環(huán)路系統(tǒng)的截止頻率推薦設(shè)為開關(guān)頻率的1/20～1/6，在這個范圍內(nèi)，一般可以找到環(huán)路的穿越頻率點。此處留意環(huán)路系統(tǒng)穿越頻率不能過低，否則環(huán)路無法響應(yīng)高頻的負(fù)載波動，從而引起輸出電壓的噪聲。

環(huán)路分析參數(shù)設(shè)置界面

四、環(huán)路分析測量系統(tǒng)的搭建

在ZDS4000環(huán)路分析開關(guān)電源的應(yīng)用中，除了示波器之外，還需要信號發(fā)生器模塊、高壓隔離變壓器配合。信號發(fā)生器模塊用于注入信號的產(chǎn)生(普通信號發(fā)生器也可代替)，高壓隔離變壓器用于隔離注入電路對環(huán)路電路工作的影響。

Tip：由于注入信號幅度微弱，推薦選用1X衰減的探頭測試。若使用10X，則信號衰減后很容易被噪聲淹沒。在接地時也盡量使用接地彈簧，而不是接地夾子。

五、環(huán)路分析樣例數(shù)據(jù)解讀

由于開關(guān)電源閉環(huán)系統(tǒng)的反饋較為簡單，可以根據(jù)環(huán)路分析所得的波特圖進行簡約分析：

在閉環(huán)增益為0dB時，即穿越頻率時，相位裕度一般需要大于45度;

在相位接近0度時，此時閉環(huán)增益應(yīng)小于-20dB。

若符合上述條件，則此閉環(huán)為穩(wěn)定系統(tǒng)。

如下圖所示，屏幕右上角顯示系統(tǒng)的相位裕度為135.5度，增益裕度為30db。