深度解析：环路分析测试原理

2019-05-15 00:59

试想我们给上面系统中的眼睛与木棒之间加入一个滤镜，该滤镜的唯一作用就是让木棒的图像按固定的频率左右摇摆。眼睛接受到这个摆动的景象后，发送信号给大脑，为了保持平衡，大脑开始操作手也左右摇摆。最终在滤镜后的景象中看上去木棒已经是在一个很小的幅度内摆动，而实际上的木棒却是在左右摆动，其摆动正好抵消滤镜产生的作用。实际木棍的摆幅与景象中的小摆幅的比例，就是整个系统的调节能力了。

图6 加入滤镜的倒立摆系统

如果理解了上面的假想实验，就应该明白，我们可以通过将反馈电路和比例电路断开，将信号串入反馈电路和比例电路之间，就像那个滤镜。注入源通过一个隔离变压器，将干扰信号变成一个电流信号，在注入电阻两端产生一个额外的压差Vfg，而由于运放负反馈的虚短特性，此时误差放大器会通过输出来尽量调节使得运放正负端的电压相等。这样就会最终在输出级产生一个△Vout，用来抵消注入电阻两端的格外压差Vfg。如果误差放大器开环增益无限大的话，Vfg则会与△Vout完全相等。但是由于误差放大器开环增益是有限的，就会最终导致产生一个△Vin，△Vin = Vfg - △Vout。而△Vin和△Vout的比例，就是整个环路的增益了。具体电路如下图所示：

图7 环路测试注入方式

注入点如何选择

选择注入点，有一个比较简单的方法，对于电压源就是找设计电路时，用来计算电压的那两个电阻。设计电路时是按哪个电阻来调整输出的，就加到哪个电阻上。对于电流源，也与电压源大致相同，不过电流源中一般是没有R1或者R2，只要将注入电阻放在反馈电电路之后就可以了。

以下是几种典型电路的注入点实例。

1、非隔离电压环路：

图8 非隔离电压环路注入方式示意图

2、隔离电压环路：

图9 隔离电压环路注入方式示意图

3、隔离电流环路：

图10 隔离电流环路注入方式示意图

总结

电源环路测试可以清晰准确的测试出开关电源的稳定性和响应速度，对电源设计有很重要的意义。测试方法也相对简单。但是实际测试中，由于开关电源系统会产生大量的谐波，这些谐波会严重影响最终测试结果，所以一般的示波器是无法得到比较准确的结果。而ZDS4000示波器采用先进的FFT和FIR功能，将谐波的干扰降低到最小，同时大大提高了环路曲线的分辨率和准确性。其效果不逊色与专业的电源环路测试仪。

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