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!
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。