是德科技开关电源环路响应（伯德图）测试-Keysight.PDFVIP

是德科技 开关电源环路响应（伯德图）测试 使用 Keysight InfiniiVision X 系列示波器 应用指南 序言 示波器是最重要的电源测试和表征工具。目前，许多示波器（包括是德科技 InfiniiVision X 系列）都可以提供 专用的电源测量选件，以帮助工程师自动完成很多重要测试。图 1 显示了是德科技 InfiniiVision 3000T、4000 和 6000 X 系列示波器使用电源测量选件（DSOX3PWR、DSOX4PWR、DSOX6PWR）支持的电源测量项目。 频率响应测量是是德科技独有的测量功能，它包括控制环路响应（伯德图）和电源抑制比（PSRR）。此类特定 的激励响应测量通常是由低频网络分析仪完成。但是由于是德科技 InfiniiVision X 系列示波器内置了函数/ 任 意波形发生器，所以也可用于此类测量。 图 1 ：Keysight InfiniiVision X 系列示波器支持的电源表征测量项目 03 | 是德科技 | 开关电源环路响应（伯德图）测量—应用指南 控制环路响应（伯德图） 电源实际上是一个包含了负反馈控制环路的放大器，如图 2 所示。这意味着虽然您可以 把电源看作是一个直流放大器，但它实际上会放大交流信号并对输出条件的变化做出响 应，比如负载变化。 为了实现控制环路响应测试，您需要注入一个误差信号到控制环路的反馈路径中。在图 2中，这个反馈路径就是指 R1 和 R2 的电阻分压器网络。我们需要把一个较小的电阻器 串联到反馈环路中，才能注入一个误差信号。原理图中显示的这个 5 Ω注入电阻与 R1 和 R2 串联阻抗相比是微不足道的。所以，您也许可以考虑把这个低阻值注入电阻（Rinj）作 为长久使用的测试器件。另外使用一个注入变压器（例如 Picotest J2101A ）来隔离这个 交流干扰信号，从而不产生任何的直流偏置。 此处的测量系统是一台内置 WaveGen 函数/任意波形发生器的 InfiniiVision X 系列示波 器，可以测量在反馈网络（Vin）的顶部和电源直流输出（Vout ）上的交流电压电平。示波 器还可以计算在扫描频段内每个测试频率点上的增益，dB= 20Log(Vout/Vin)。同时还测 量 Vin 和 Vout 之间的相位差。 图 2 ：环路响应测试时电源闭环反馈网络和示波器连接设置 04 | 是德科技 | 开关电源环路响应（伯德图）测量—应用指南 输入和输出探测 严谨准确的测试技术是环路响应测试的必备条件。 Vin 和 Vout 在某些测试频率点上的 纹波电压非常的小，很容易被示波器本底噪声或者待测电源自身噪声所淹没，提高测试 的信噪比可以提高频率响应测试的动态范围。尽管大部分示波器都标配10:1无源探头， 但是使用1:1无源探头才能更好的降低示波器底噪和电源开关噪声的影响，进而提高测试 信噪比。是德科技推荐使用35MHz带宽的1:1无源探头N2780A进行环路响应测试。 缩短探头的地线长度对这个测试也很有帮助。探头标配的接地线有些时候会像天线一样 吸收开关噪声，如果在Vin和Vout 测试点附近有接线柱，您可以去掉标配的长地线和探 头帽，然后如图3所示直接把探头前端的探针和地斜靠在接线柱上。如果没有接线柱，在 PCB上找到一个较近的接地点，然后利用无源探头附带的弹簧地线附件做一个较短的地 线连接，或者设计时预留一个探头接口在PCB板上，可以获得最佳的低噪声地线连接同 时不需要用手固定探头。 图 3 ：使用短地线测量可以在环路响应测试中提供最好的信噪比 05 | 是德科技 | 开关电源环路响应（伯德图）测量—应用指南 执行环路响应测量 图 4 展示了一个开关电源评估板进行环路响应测试时需要配置的隔离变压器和1:1无源 探头，隔离变压器使用的是Picotest的N2101A注入变压器。这个电源测试板设计时已经 在反馈回路中放置了5Ω注入电阻。 图 4 ：环路响应测试隔离变压器和1:1无源探头的配置 06 | 是德科技 | 开关电源环路响应（伯德图）测量—应用指南 执行环路响应测量（续） 环路响应测试需要使用一个带有电源测试选件的 InfiniiVision X 系列示波器，第一步先在 电源测试项目列表里选择环响应测试，然后选择如图5所示的 设置应用 菜单，我们