測量開關電源閉環(huán)反饋響應

1、測量開關電源閉環(huán)反饋響應        開關電源開關電源的控制環(huán)增益和相位響應曲線。測量是利用一個GP102增益相位分析儀（一種獨立的用來評價控制環(huán)增益和相位裕量的儀器）進行的，然后輸入到電子表軟件中。    在這一例子中，從0dB增益交點到360 測量得到的相位裕量為82 （360 到278 ）。從0dB增益交點到相位達到360 的增益裕量為-35dB。把這些增益和相位裕量值與-20dB增益裕量和60 相位裕量的目標值相比較，可以肯定被測試電源的瞬態(tài)響應和調(diào)節(jié)是過阻尼的，也是不可接受

2、的。    0dB交點對應的頻率為160Hz，這導致控制環(huán)的響應太慢。理想情況下，在1或2KHz處保持正的環(huán)增益是比較合適的，考慮到非常保守的增益和相位裕量，不必接近不穩(wěn)定區(qū)即可改善控制環(huán)的動態(tài)特性。當然需要對誤差放大器補償器件進行一些小的改動。進行修改后，可以對控制環(huán)重新進行測試以保證其無條件穩(wěn)定性。    通?？衫妙l率響應分析儀（FRA）或增益-相位分析儀進行這種測量。這些儀器采用了離散傅里葉變換（DFT）技術，因為被測信號經(jīng)常很小且被掩蓋在噪聲和電源開關臺階所產(chǎn)生的失真中。DFT用來從中提取出感興趣的信號。測試信號注入

3、0;   為進行測量，F(xiàn)RA向控制環(huán)中注入一個已知頻率的誤差信號擾動。利用兩個FRA通道來判斷擾動要多長時間才能從誤差放大器輸入到達電源輸出。    擾動信號應該在控制環(huán)反饋信號被限制在單條路徑的地方注入，并且來自低阻抗的驅(qū)動源。連接到電源輸出或誤差放大器輸出的反饋路徑是注入擾動信號的好地方。    通過信號發(fā)生器通過一個隔離變壓器連接到測試電路，以保證FRA信號發(fā)生器和被測試電路間的電氣隔離。注入方法將擾動信號注入到誤差放大器的輸入。對于電源輸出電壓在FRA最大輸入電壓限制以內(nèi)的情況，這一方法是合適的。 

4、;   如果被測量電源的輸出電壓比FRA最大輸入電壓還要高，那么第一種注入方法就不適用了。擾動信號被注入到誤差放大器的輸出，此處的控制環(huán)對地電壓比較低。如果電源電壓超過FRA輸入范圍則應采用這種注入方法。    選定合適的注入點以后，還必須仔細地設定擾動信號的幅度。擾動的響應可通過連接到電源輸出的示波器看到。    開始時，F(xiàn)RA信號發(fā)生器幅度應該設為零和低頻率，通常在控制環(huán)帶寬的低端。然后慢慢提高FRA信號發(fā)生器的幅度。FRA信號發(fā)生器幅度的一個比較好的起始點是能夠在示波器上看到電源輸出電壓波動為額定輸出電壓的5

5、%左右。    必須在控制環(huán)帶寬的高端重復這一過程以確保是否可在整個控制環(huán)帶寬上使用同樣的驅(qū)動水平。FRA發(fā)生器不能欠驅(qū)動或過驅(qū)動控制環(huán)。在此種條件下進行的任何測量都是不準確的。    不大可能在整個控制環(huán)帶寬范圍內(nèi)使用同一組FRA信號發(fā)生器設置。這種情況下，可以利用幅度補償來保證頻率切換和環(huán)增益變化時擾動信號穩(wěn)定。這可以通過控制FRA信號發(fā)生器幅度，從而保證恒定的誤差放大器輸入來達到。進行測量    FRA的兩個輸入分別連接到注入隔離變壓器的次級的兩端。CH2測量控制環(huán)輸出，CH1測量控制環(huán)輸入。測量是

6、相對于地進行的。    從10Hz掃描到30KHz，觀察增益和相位測量重復性，以保證注入控制環(huán)的擾動信號幅度是正確的。參考增益-相位圖表核對控制環(huán)增益和相位裕量。    可在誤差放大器一級加入適當?shù)难a償器件。再次進行從低頻到高頻的掃描可以看到補償值變化的效果。理想情況下，環(huán)增益每頻程應該下降-20dB，特別是在控制環(huán)增益經(jīng)過單位增益時。功率因數(shù)校正電路開關電源的輸出調(diào)節(jié)。通常用在整流橋后的動態(tài)功率因數(shù)校正（PFC）電路中采用兩個控制環(huán)來達到正弦輸入電流，從而使負載功率因素接近1.0。PFC電路通?；趯Ｓ玫目刂破鱅C、一個開關器件和一

7、個能量儲存電感器，即所謂的DC連接。    第一個控制環(huán)即電壓控制環(huán)，試圖在DC連接或PFC電路輸出維持一個穩(wěn)定的直流電壓。這一控制環(huán)響應相對比較慢，大約在10Hz左右跨越0dB。第二個控制環(huán)即電流控制環(huán)有效地控制輸入電流的波形。這一脈寬調(diào)制（PWM）斬波器電路必須跟蹤整流正弦電壓波形，因此，電流控制環(huán)的參考點是動態(tài)的。由于電流控制環(huán)必須跟蹤交流電源頻率，因此其交*點可能達數(shù)KHz。測試電壓控制環(huán)    測試較慢的電壓控制環(huán)和快速的電流控制環(huán)需要不同的方法：    PFC 電壓控制環(huán)  

8、;  電壓控制環(huán)的測試是比較直接的。不需要對電路進行改動。實際上，在對電壓環(huán)測試時，電流控制環(huán)仍在工作。注入點選擇的一般規(guī)則在這兒都適用。您可在環(huán)中找一個源為低阻抗且信號限制在單條路徑的點來注入擾動信號。注入采用的電阻值大約1,000 。    PFC電流控制環(huán)    測試較快的電流控制環(huán)需要更多考慮和注意，因為需要對電路進行一些變動才能獲得對增益和相位裕量的真實評估。    1 利用一個0 至 400-V 直流電源為PFC電路的輸入供電。不需要交流電源，并且應該斷開。  &

9、#160; 2 禁止電壓控制環(huán)工作，但并非整塊IC。    3 如果需要，為PFC控制器IC提供一個輔助電源，典型為+18V。    4 利用一個0至10-V直流電源根據(jù)輸入電壓的相應水平來控制PFC輸出電流。實際上，0至10V直流電源將控制控制器內(nèi)的控制增益并代替電壓參考（對50或60Hz交流電頻率通常每秒變化100至120次）。電流反饋環(huán)應當跟蹤輸入電源，因此利用0至10V直流電流來設定不同的條件。    5 在PFC的輸出適加一個可變負載。    6 采用一個100- 注入電阻連接在電流傳感電阻和PFC傳感輸入之間。