在數(shù)字電源開發(fā)過程中，環(huán)路設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)一個(gè)帶寬足夠?qū)?，相位裕度合適的數(shù)字補(bǔ)償器對電源整體輸出性能非常重要。

在設(shè)計(jì)補(bǔ)償器前，通常會(huì)對電源進(jìn)行開環(huán)特性獲取，對于移相全橋，BUCK，BOOST等定頻控制的拓?fù)涠裕碚撏茖?dǎo)可以獲得較為準(zhǔn)確的開環(huán)特性模型，但對于變頻控制的拓?fù)?，如諧振電源LLC，因?yàn)槠涔ぷ黝l率為控制量，其環(huán)路模型較難理論計(jì)算推導(dǎo)得到。

于這類變頻控制的電源，通常使用相關(guān)的頻譜分析設(shè)備去掃描電源功率級(jí)的開環(huán)特性，但頻譜分析設(shè)備目前大部分為進(jìn)口設(shè)備，價(jià)格昂貴，對于小編這種喜歡DIY的人，實(shí)在遙不可及。

頻譜分析設(shè)備掃描電源的環(huán)路特性本質(zhì)上是向電源中（控制量上或者輸入量上）疊加各種頻率的擾動(dòng)信號(hào)，并觀察電源在該擾動(dòng)量下的輸出擾動(dòng)特性，根據(jù)輸出擾動(dòng)與注入信號(hào)擾動(dòng)的副值和相位依次描繪出電源的增益曲線與相位曲線。

下面以比較常用的數(shù)字LLC電源為例子，使用示波器與信號(hào)發(fā)生器兩種簡單的設(shè)備去測量電源的環(huán)路特性。

1.LLC主電路

如下圖所示為常規(guī)LLC直流電源簡化的硬件架構(gòu)，包括LLC主功率線路，采集線路（差分或分壓）、RC濾波線路，DSP運(yùn)算。DSP通過采集由差分運(yùn)放轉(zhuǎn)化而來的輸出電壓量（一階RC濾除線路雜波），經(jīng)數(shù)字環(huán)路產(chǎn)生特定頻率的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)LLC的MOS管。

數(shù)字LLC電路架構(gòu)

2. 小信號(hào)注入

通過在回路中注入小信號(hào)來分析整個(gè)回路的環(huán)路特性，注入方法如下圖所示：

小信號(hào)注入方法

將差分采樣電路和DSP控制器ADC采集端口的RC電路上斷開，并在 RC電路上注入擾動(dòng)信號(hào)。

注入DSP的信號(hào)由直流大信號(hào)和交流擾動(dòng)小信號(hào)組成。

直流大信號(hào)主要為LLC提供穩(wěn)定的工作點(diǎn)。即交流擾動(dòng)小信號(hào)為0時(shí)，DSP采集只采集到直流大信號(hào)的電壓值，將其乘以固定的K值，轉(zhuǎn)換成特定的驅(qū)動(dòng)頻率信號(hào)PWM，使LLC工作輸出為特定的工作電壓。

比如LLC電源在輸入400VDC，工作頻率為50kHz時(shí)，輸出為48V，直流信號(hào)為2V，那么DSP內(nèi)部的公式為50kHz=K*2V，當(dāng)然，這里的kHz和2V在實(shí)際的應(yīng)用中為數(shù)字量。

2V的直流大信號(hào)由直流電源給定，即在小信號(hào)為0的情況下，調(diào)節(jié)直流大信號(hào)即可調(diào)節(jié)LLC輸出電壓。

環(huán)路特性分析是基于小信號(hào)模型，在直流大信號(hào)上疊加由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的特定頻率與特定幅值的小信號(hào)擾動(dòng)，注入DSP的ADC采樣端口。

DSP采樣會(huì)根據(jù)小信號(hào)瞬時(shí)值的變化而瞬時(shí)調(diào)整輸出電壓。

使用示波器獲取注入信號(hào)與輸出信號(hào)的波形的交流量（環(huán)路分析只基于交流分析），通過對比注入信號(hào)（CH2）與輸出信號(hào)（CH1）的延時(shí)和幅值大小，即可分析整個(gè)環(huán)路特性（副值計(jì)算增益曲線，延時(shí)計(jì)算相位）。