用示波器做環(huán)路分析需要幾步？
2019/5/6 14:35:10
盡管環(huán)路分析是檢測(cè)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要手段，但是測(cè)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)果如又該如何讀��？
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(shí)際輸出與理想輸出的偏差來設(shè)計(jì)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(gè)指標(biāo)可以通過掃頻來測(cè)量；
二、環(huán)路分析的結(jié)果是什么？
示波器根據(jù)輸出信號(hào)、輸入信號(hào)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(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性有所了解，靠品牌、經(jīng)驗(yàn)、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(cè)便知！
三、有了環(huán)路分析，電源性能會(huì)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(yàn)，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(cè)試步驟及參數(shù)設(shè)定
1、尋找干擾信號(hào)注入點(diǎn)
在電壓反饋型的開關(guān)電源電路中，測(cè)試信號(hào)注入點(diǎn)為反饋回路的取樣點(diǎn)與輸出電壓點(diǎn)之間。要辨別采樣點(diǎn)比較簡(jiǎn)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(jì)時(shí)就提前預(yù)留此電阻。
2、注入信號(hào)幅度調(diào)節(jié)
注入信號(hào)的幅度經(jīng)驗(yàn)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(shí)別；過大則可能使系統(tǒng)出現(xiàn)非線性導(dǎo)致測(cè)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(gè)范圍內(nèi)，一般可以找到環(huán)路的穿越頻率點(diǎn)。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(dòng)，從而引起輸出電壓的噪聲。
四、環(huán)路分析測(cè)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(hào)發(fā)生器模塊、高壓隔離變壓器配合。信號(hào)發(fā)生器模塊用于注入信號(hào)的產(chǎn)生（普通信號(hào)發(fā)生器也可代替），高壓隔離變壓器用于隔離注入電路對(duì)環(huán)路電路工作的影響。
五、環(huán)路分析樣例數(shù)據(jù)解讀
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(shí)際輸出與理想輸出的偏差來設(shè)計(jì)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(gè)指標(biāo)可以通過掃頻來測(cè)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(hào)，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(shí)控制系統(tǒng)的表現(xiàn)是否穩(wěn)定，就這么簡(jiǎn)單！
二、環(huán)路分析的結(jié)果是什么？
示波器根據(jù)輸出信號(hào)、輸入信號(hào)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(duì)產(chǎn)品的穩(wěn)定性有所了解，靠品牌、經(jīng)驗(yàn)、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(cè)便知！
三、有了環(huán)路分析，電源性能會(huì)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(yàn)，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(cè)試步驟及參數(shù)設(shè)定
1、尋找干擾信號(hào)注入點(diǎn)
在電壓反饋型的開關(guān)電源電路中，測(cè)試信號(hào)注入點(diǎn)為反饋回路的取樣點(diǎn)與輸出電壓點(diǎn)之間。要辨別采樣點(diǎn)比較簡(jiǎn)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(jì)時(shí)就提前預(yù)留此電阻。
2、注入信號(hào)幅度調(diào)節(jié)
注入信號(hào)的幅度經(jīng)驗(yàn)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(shí)別；過大則可能使系統(tǒng)出現(xiàn)非線性導(dǎo)致測(cè)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(gè)范圍內(nèi)，一般可以找到環(huán)路的穿越頻率點(diǎn)。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(dòng)，從而引起輸出電壓的噪聲。
四、環(huán)路分析測(cè)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(hào)發(fā)生器模塊、高壓隔離變壓器配合。信號(hào)發(fā)生器模塊用于注入信號(hào)的產(chǎn)生（普通信號(hào)發(fā)生器也可代替），高壓隔離變壓器用于隔離注入電路對(duì)環(huán)路電路工作的影響。
Tip：由于注入信號(hào)幅度微弱，推薦選用1X衰減的探頭測(cè)試。若使用10X，則信號(hào)衰減后很容易被噪聲淹沒。在接地時(shí)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(jiǎn)單，可以根據(jù)環(huán)路分析所得的波特圖進(jìn)行簡(jiǎn)約分析：
1.在閉環(huán)增益為0dB時(shí)，即穿越頻率時(shí)，相位裕度一般需要大于45度；
2.在相位接近0度時(shí)，此時(shí)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)。