用示波器做环路分析需要几步?
时间:2018-03-21 13:22来源:ZLG致远电子
摘要:尽管环路分析是检测控制系统稳定性的重要手段,但是测试过程中有诸多细节需要注意,如何快速理解环路分析的意义?环路分析需要怎样设定参数?环路分析的结果该如何读取呢?
尽管环路分析是检测控制系统稳定性的重要手段,但是测试过程中有诸多细节需要注意,如何快速理解环路分析的意义?环路分析需要怎样设定参数?环路分析的结果该如何读取呢?
一、如何三句话讲清楚环路分析在做什么?
1、稳定可靠的系统必须是闭环系统(带反馈)。控制器根据系统的实际输出与理想输出的偏差来设计算法,使输出值逼近设定值;
2、系统稳定性需要依靠环路中的增益相位裕量来量化,这个指标可以通过扫频来测量;
3、环路分析就是在控制系统中注入频率变化的干扰信号,从而得出系统的频率响应曲线。
总得来说,通过环路分析就能知道当负载端变化时控制系统的表现是否稳定,就这么简单!
示波器根据输出信号、输入信号的幅度、相位随频率变化的关系,可得到环路系统的伯德图(幅频特性、相频特性)。想要对产品的稳定性有所了解,靠品牌、经验、还有研发人员拍胸脯都是不够的,有了伯德图协助定量分析,一测便知。
通过环路分析可以量化电源的频率响应特性,从而将电源朝着更稳定的方向优化。工程师再也不用通过盲目的反复尝试去积累经验,器件选型也不用过分考虑裕量,从而更好的控制电源成本。
四、环路分析的关键测试步骤及参数设定
1、寻找干扰信号注入点
在电压反馈型的开关电源电路中,测试信号注入点为反馈回路的取样点与输出电压点之间。要辨别采样点比较简单,只需观察反馈电压由输出电压的哪条支路分压得到即可。
注入电阻可选择10~100欧的电阻,这种电阻在反馈电路中影响不大,推荐在系统设计时就提前预留此电阻。
2、注入信号幅度调节
注入信号的幅度经验值可设为输出电压的5%。如果幅度不能过小,示波器可能无法识别;过大则可能使系统出现非线性导致测量失真。
3、扫描频率范围设定
环路系统的截止频率推荐设为开关频率的1/20~1/6,在这个范围内,一般可以找到环路的穿越频率点。此处留意环路系统穿越频率不能过低,否则环路无法响应高频的负载波动,从而引起输出电压的噪声。
在ZDS4000环路分析开关电源的应用中,除了示波器之外,还需要信号发生器模块、高压隔离变压器配合。信号发生器模块用于注入信号的产生(普通信号发生器也可代替),高压隔离变压器用于隔离注入电路对环路电路工作的影响。
Tip:由于注入信号幅度微弱,推荐选用1X衰减的探头测试。若使用10X,则信号衰减后很容易被噪声淹没。在接地时也尽量使用接地弹簧,而不是接地夹子。
五、环路分析样例数据解读
由于开关电源闭环系统的反馈较为简单,可以根据环路分析所得的波特图进行简约分析:
• 在闭环增益为0dB时,即穿越频率时,相位裕度一般需要大于45度;
• 在相位接近0度时,此时闭环增益应小于-20dB。
若符合上述条件,则此闭环为稳定系统。
如下图所示,屏幕右上角显示系统的相位裕度为135.5度,增益裕度为30db。
一、如何三句话讲清楚环路分析在做什么?
1、稳定可靠的系统必须是闭环系统(带反馈)。控制器根据系统的实际输出与理想输出的偏差来设计算法,使输出值逼近设定值;
2、系统稳定性需要依靠环路中的增益相位裕量来量化,这个指标可以通过扫频来测量;
3、环路分析就是在控制系统中注入频率变化的干扰信号,从而得出系统的频率响应曲线。
总得来说,通过环路分析就能知道当负载端变化时控制系统的表现是否稳定,就这么简单!
环路分析结果图片
二、环路分析的结果是什么?示波器根据输出信号、输入信号的幅度、相位随频率变化的关系,可得到环路系统的伯德图(幅频特性、相频特性)。想要对产品的稳定性有所了解,靠品牌、经验、还有研发人员拍胸脯都是不够的,有了伯德图协助定量分析,一测便知。
环路分析数据报表
三、有了环路分析,电源性能会有哪些提升?通过环路分析可以量化电源的频率响应特性,从而将电源朝着更稳定的方向优化。工程师再也不用通过盲目的反复尝试去积累经验,器件选型也不用过分考虑裕量,从而更好的控制电源成本。
四、环路分析的关键测试步骤及参数设定
1、寻找干扰信号注入点
在电压反馈型的开关电源电路中,测试信号注入点为反馈回路的取样点与输出电压点之间。要辨别采样点比较简单,只需观察反馈电压由输出电压的哪条支路分压得到即可。
注入电阻可选择10~100欧的电阻,这种电阻在反馈电路中影响不大,推荐在系统设计时就提前预留此电阻。
2、注入信号幅度调节
注入信号的幅度经验值可设为输出电压的5%。如果幅度不能过小,示波器可能无法识别;过大则可能使系统出现非线性导致测量失真。
3、扫描频率范围设定
环路系统的截止频率推荐设为开关频率的1/20~1/6,在这个范围内,一般可以找到环路的穿越频率点。此处留意环路系统穿越频率不能过低,否则环路无法响应高频的负载波动,从而引起输出电压的噪声。
环路分析参数设置界面
四、环路分析测量系统的搭建在ZDS4000环路分析开关电源的应用中,除了示波器之外,还需要信号发生器模块、高压隔离变压器配合。信号发生器模块用于注入信号的产生(普通信号发生器也可代替),高压隔离变压器用于隔离注入电路对环路电路工作的影响。
Tip:由于注入信号幅度微弱,推荐选用1X衰减的探头测试。若使用10X,则信号衰减后很容易被噪声淹没。在接地时也尽量使用接地弹簧,而不是接地夹子。
五、环路分析样例数据解读
由于开关电源闭环系统的反馈较为简单,可以根据环路分析所得的波特图进行简约分析:
• 在闭环增益为0dB时,即穿越频率时,相位裕度一般需要大于45度;
• 在相位接近0度时,此时闭环增益应小于-20dB。
若符合上述条件,则此闭环为稳定系统。
如下图所示,屏幕右上角显示系统的相位裕度为135.5度,增益裕度为30db。
免责声明:本文若是转载新闻稿,转载此文目的是在于传递更多的信息,版权归原作者所有。文章所用文字、图片、视频等素材如涉及作品版权问题,请联系本网编辑予以删除。
上一篇:CAN 口不够用了怎么办?
下一篇:智能控制有源钳位反激
我要投稿
近期活动
- 仪器使用操作视频教程时间:2023年12月31日 - 2024年01月31日[立即参与]
- 安森美汽车&能源基础设施白皮书下载时间:2023年04月03日 - 2023年11月30日[立即参与]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年08月01日 - 2023年08月31日[查看回顾]
- 【在线答题活动】PI 智能家居热门产品,带您领略科技智慧家庭时间:2023年06月15日 - 2023年07月15日[查看回顾]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年06月01日 - 2023年06月30日[查看回顾]
分类排行榜
- 汽车电子电源行业可靠性要求,你了解多少?
- 内置可编程模拟功能的新型 Renesas Synergy™ 低功耗 S1JA 微控制器
- Vishay 推出高集成度且符合 IrDA® 标准的红外收发器模块
- ROHM 发布全新车载升降压电源芯片组
- 艾迈斯半导体推出行业超薄的接近/颜色传感器模块,助力实现无边框智能手机设计
- 艾迈斯半导体与 Qualcomm Technologies 集中工程优势开发适用于手机 3D 应用的主动式立体视觉解决方案
- 维谛技术(Vertiv)同时亮相南北两大高端峰会,精彩亮点不容错过
- 缤特力推出全新商务系列耳机 助力解决开放式办公的噪音难题
- CISSOID 和泰科天润(GPT)达成战略合作协议,携手推动碳化硅功率器件的广泛应用
- 瑞萨电子推出 R-Car E3 SoC,为汽车大显示屏仪表盘带来高端3D 图形处理性能
编辑推荐
小型化和稳定性如何兼得?ROHM 推出超小型高输出线性 LED 驱动器 IC,为插座型 LED 驱动 IC 装上一颗强有力的 “心脏”
众所周知,LED的驱动IC担负着在输入电压不稳定的情况下,为LED提供恒定的电流,并控制恒定(可调)亮度的作用。无论是室内照明,还是车载应用,都肩负着极为重要的使命。
- 关于反激电源效率的一个疑问
时间:2022-07-12 浏览量:9682
- 面对热拔插阐述的瞬间大电流怎么解决
时间:2022-07-11 浏览量:8438
- PFC电路对N线进行电压采样的目的是什么
时间:2022-07-08 浏览量:9054
- RCD中的C对反激稳定性有何影响
时间:2022-07-07 浏览量:6852
- 36W单反激 传导7~10M 热机5分钟后超标 不知道哪里出了问题
时间:2022-07-07 浏览量:5592
- PFC电感计算
时间:2022-07-06 浏览量:3811
- 多相同步BUCK
时间:2010-10-03 浏览量:37799
- 大家来讨论 系列之二:开机浪涌电流究竟多大?
时间:2016-01-12 浏览量:43081
- 目前世界超NB的65W适配器
时间:2016-09-28 浏览量:59955
- 精讲双管正激电源
时间:2016-11-25 浏览量:127244
- 利用ANSYS Maxwell深入探究软磁体之----电感变压器
时间:2016-09-20 浏览量:107361
- 【文原创】认真的写了一篇基于SG3525的推挽,附有详细..
时间:2015-08-27 浏览量:99864