“對(duì)開(kāi)關(guān)電源電路的測(cè)試，經(jīng)常會(huì)使用環(huán)路分析方法。環(huán)路分析測(cè)試方法是指給開(kāi)關(guān)電源電路注入一個(gè)頻率不斷變化的正弦波信號(hào)作為干擾信號(hào)，然后根據(jù)其輸出情況來(lái)判斷該電路系統(tǒng)對(duì)各個(gè)頻率干擾信號(hào)的調(diào)整能力。

怎樣對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行環(huán)路分析呢？就是將輸出電壓的增益和相位隨注入信號(hào)的頻率變化而產(chǎn)生變化的測(cè)量結(jié)果繪制成曲線，即伯德圖，然后運(yùn)用伯德圖來(lái)分析開(kāi)關(guān)電源電路的增益裕度和相位裕度，以判定其穩(wěn)定性?！?/p>

什么是伯德圖？

伯德圖是系統(tǒng)頻率響應(yīng)的一種圖示方法，由荷蘭裔科學(xué)家亨Bode，H.W. 在1940年提出。伯德圖由幅頻特性圖和相頻特性圖兩部分組成，兩者的橫軸都是頻率的對(duì)數(shù)lgω，采用對(duì)數(shù)分度。通常幅頻特性圖和相頻特性圖上下放置，幅頻特性圖在上，相頻特性圖在下，且將縱軸對(duì)齊，可以方便的觀察同一頻率的幅值和相位的大小。坐標(biāo)圖如下：

原理講解

開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)典型的反饋回路控制系統(tǒng)，其反饋增益模型如下：

在反饋電路系統(tǒng)中，輸出電壓和參考電壓之間的關(guān)系如下：

由此可以看出這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定的條件：當(dāng) 1+T（s）=0時(shí)，系統(tǒng)的干擾波動(dòng)無(wú)限大。這個(gè)不穩(wěn)定條件包含兩個(gè)方面：

開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的幅值為 |T（s）|=1=0dB

開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的相位為 ∠T（s）=-180°

如上為理論值，在工程實(shí)現(xiàn)上如果要保持電路系統(tǒng)的穩(wěn)定還要留出一定的裕量，就涉及到下面兩個(gè)重要指標(biāo)：

●相位裕度 （Phase Margin，PM ）

當(dāng)增益|T（s）|為1時(shí)，相位∠T（s） 不能為-180°，此時(shí)相位∠T（s） 和 -180°之間的距離就是相位裕度。相位裕度可以看作是系統(tǒng)進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)之前可以增加的相位變化，相位裕度越大，系統(tǒng)越穩(wěn)定，但系統(tǒng)響應(yīng)速度會(huì)減慢。

●增益裕度 （Gain Margin，GM）

當(dāng)相位∠T（s） 為-180°時(shí)，增益|T（s）|不能為1，此時(shí)增益|T（s）|和1之間的距離就是增益裕度。增益裕度采用分貝（dB）表示，如果|T（s）|》1，則增益裕度為正值；如果|T（s）|《1，則增益裕度為負(fù)值。正增益裕度表明系統(tǒng)是穩(wěn)定的，負(fù)增益裕度表明系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。

如下為伯德圖，其中紫色為環(huán)路系統(tǒng)增益隨頻率變化的曲線，綠色為環(huán)路系統(tǒng)相位隨頻率變化的曲線。圖中，當(dāng)增益為0dB時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率為“穿越頻率”。

伯德圖原理簡(jiǎn)單，展示直觀運(yùn)用系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益來(lái)評(píng)價(jià)閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

測(cè)試環(huán)境搭建

下圖為使用RIGOL的MSO5000系列數(shù)字示波器對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行環(huán)路分析測(cè)試的電路拓?fù)鋱D。包括如下幾個(gè)部分：

將一個(gè)5Ω的注入電阻Rinj插到反饋電路中，如圖中紅圈位置所示

將MSO5000系列數(shù)字示波器的GI接口連接到一個(gè)隔離變壓器。將示波器內(nèi)置波形發(fā)生器輸出的掃頻正弦波信號(hào)通過(guò)隔離變壓器并聯(lián)到注入電阻Rinj兩端

使用連接MSO5000系列數(shù)字示波器兩個(gè)模擬通道的探頭（例如RIGOL的PVP2350探頭），對(duì)掃頻信號(hào)的注入端和輸出端進(jìn)行測(cè)量

戳視頻，3分鐘玩轉(zhuǎn)示波器的伯德圖功能

操作步驟

小編以RIGOL的MSO5000系列數(shù)字示波器為例，為您介紹如何進(jìn)行環(huán)路分析操作——

RIGOL MSO5000系列數(shù)字示波器

1啟用伯德圖功能

打開(kāi)功能導(dǎo)航菜單，點(diǎn)擊“伯德圖”圖標(biāo)

2設(shè)置掃頻信號(hào)

按幅/頻設(shè)置鍵，通過(guò)數(shù)字鍵盤(pán)對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如圖

3設(shè)置輸入輸出源

根據(jù)實(shí)際電路連接，分別為注入端選擇輸入源使用的模擬通道號(hào)，為輸出端選擇輸出源使用的模擬通道號(hào)

4啟動(dòng)環(huán)路分析測(cè)試

在伯德圖功能設(shè)置菜單中運(yùn)行狀態(tài)鍵初始顯示其功能為“啟動(dòng)”，按運(yùn)行狀態(tài)鍵，彈出Bode Wave窗口開(kāi)始繪制伯德圖

5查看伯德圖測(cè)量結(jié)果

伯德圖繪制完成后，可在Bode Wave窗口中查看伯德圖，如圖

6保存伯德圖文件

將環(huán)路分析的測(cè)試結(jié)果按照指定的文件名和文件類(lèi)型進(jìn)行保存

　　詳細(xì)操作步驟，掃描二維碼獲取應(yīng)用手冊(cè)

　?。ɑ螯c(diǎn)擊文末“閱讀原文”獲?。?/strong>