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不只是一台示波器!电源分析插件你真的会用了吗?

2019-06-13 11:45
ZLG致远电子
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计算结果表格如图6所示。

图6 开关损耗测量结果

当前值:该行结果为当前样本的计算结果。

最大值、最小值和平均值:统计结果,可以使用Clear进行清除并重新开始统计。

功率最大统计项(P):瞬时功率最大值。

能量最大统计项(E):与瞬时功率对应的能量,其时间是一个采样间隔。

功率平均值统计项(P):整个样本平均功率。

有的工程师会问了,这么多的功率值我主要参考哪个值呢?小编建议是以当前值为参考值哦。

图7 dv/dt 或 di/dt 效果图

其中:黄色为dv/dt,绿色为di/dt。

参考电压——用来识别导通状态。当电压值小于波形最大电压的参考电压百分比时,认为该状态为导通状态。

参考电流——用来识别关闭状态。当电流值小于波形最大电流的参考百分比时,认为该状态为关闭状态。

参考电压和参考电流一般设置为默认值就可以。

环路分析

开关电源的环路分析,可以测量系统的增益、相位随频率变化的曲线(伯德图),分析系统的增益余量与相位余量,以判定系统的稳定性;在被动器件的阻抗分析中,环路分析可以观察电容、电感的高频阻抗曲线,测量电容ESR等。环路分析的一个重要作用就是分析开关电源的稳定性。

1、测试原理

扫频测试原理主要是给开关电源电路注入一个频率变化的正弦信号,测量开关电源在频域上的特性,通过分析穿越频率、增益裕度和相位裕度来判断环路是否稳定,可以为电子工程师设计稳定的控制电路提供直观的数据。另外,环路分析也有单频点测试功能。利用伯德图可以看出在不同频率下系统增益的大小和相位,如图8所示。

图8 伯德图及相关参数

伯德图相关参数有:

穿越频率:增益为 0dB 时对应的频率;

相位裕度:增益为 0dB 时对应的相位差;

增益裕度:相位为 0°时对应的增益差。

系统的稳定性可以通过伯德图中的相位余量,增益余量,穿越频率来衡量。

系统开发期间,研发人员可以在开发前期使用系统仿真软件Saber、PSIM、simplis上面进行环路电路的设计和模拟,在开发的中后期,则可以使用ZDS3000/4000系列示波器的环路分析功能进行实际的环路电路特性的验证和改进。

2、测试步骤

开关电源实际上是一个包含了负反馈控制环路的放大器,会放大交流信号并对负载变化作出反馈响应。为了完成控制环路响应测试,需要把一个扰动信号(一定幅度和频率范围的扫频正弦波信号或单一频点正弦波信号)注入到控制环路的反馈路径中。这个反馈路径就是指R1和R2的电阻分压器网络。我们需要把一个阻值很小的注入电阻插入到反馈环路中,才能注入一个扰动信号。

例如下图9所示的注入电阻为5Ω,注入电阻与R1和R2串联阻抗相比是微不足道的。所以,用户可以考虑把这个低阻值注入电阻器作为长久使用的测试器件。另外还需要使用一个隔离变压器来隔离这个交流干扰信号,从而不产生任何的直流偏置。由于实际的注入和输出的电压一般都很小,因此信号注入端建议使用BNC头转夹子的线缆进行信号注入,并且使用X1的探头进行注入端和反馈端的信号测量。

环路功能的同步环路测试时,需要使用致远电子环路测试配套的信号发生模块与ZDS3000/4000系列示波器相连,通过示波器控制信号发生模块配合生成需要的频率信号,环路测试信号接线图如图9所示。

图9 环路测试信号接线

同步环路测试的实物连接图如图10所示,该图中使得一根BNC线缆连接ZDS3000/4000系列背部的触发输出端与信号发生模块,信号发生模块的输出再用BNC线缆连接到隔离变压器,隔离变压器的输出通过BNC转夹子的线缆,将信号注入到被测板的注入电阻两端,然后用两根衰减比为X1的探头,测量注入端与输出端的信号。

图10 环路测试实物连接

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