Control Loop Analysis

Power supply design engineers need to ensure the stability of the closed loop response system of their Power supply designs to ensure the designs have sufficient margins to handle different load conditions before the feedback loop reaches the unstable state.

Designers need to change the connection of their setup from one test equipment to other and this is innovatively addressed by the Tektronix MSO5/6 series oscilloscope with built-in AFG and FRA suite in the 5/6-PWR Automated Power measurement and Analysis software. The Control Loop Analysis Kit combines powerful software and hardware that enables the most accurate characterization and optimizes your Power Supply designs.

Characterize:

  • Stability of the closed loop circuit with the measurement of Control Loop Response (BODE plot) with Gain Margin and Phase Margin measurements.
  • The performance of AC-DC and DC-DC converters with Power Supply Rejection Ration (PSRR) measurement.

Buy/Quote

Переход к универсальной схеме тестирования

bode_gain_phase_graph

Типичный график Боде, отображающий зависимость модуля и фазового сдвига от частоты и численное значение запаса устойчивости по модулю и фазе.

rejectionratio_vs_frequency

Типичный график зависимости коэффициента ослабления от частоты преобразователя постоянного напряжения в постоянное.

Задачей разработчиков систем электропитания является обеспечение работы замкнутых контуров обратной связи в устойчивой области при разных режимах нагрузки. Для измерения АЧХ системы электропитания в контур обратной связи необходимо подать заранее известный сигнал. Для этого можно воспользоваться опцией генератора произвольных сигналов/функций (AFG) осциллографа Серии 5/6. Прибор будет генерировать синусоидальные сигналы в заданном диапазоне частот. Можно также задействовать внешний генератор — осциллограф поддерживает генераторы функций Tektronix серии AFG31000. Тестовый сигнал от генератора AFG подаётся через низкоомный (5—10 Ом) измерительный резистор в контуре обратной связи, что исключает создание нежелательной нагрузки.

Изолирующий трансформатор с плоской АЧХ в широкой полосе частот подключается на измерительный резистор и изолирует заземлённый источник сигнала от источника питания. Полоса пропускания изолирующего трансформатора Picotest J2101A составляет от 10 Гц до 45 МГц, что хорошо согласуется с характеристиками опции генератора функций осциллографа MSO Серии 5/6. Для измерений напряжения на линейном регуляторе LDO (с малым падением напряжения) рекомендуются пассивные пробники с низкой ёмкостью и малым ослаблением, такие как TPP0502. Такая система позволяет выполнять измерения с чувствительностью по вертикали 500 мкВ/дел на MSO Серии 6 и 1 мВ/дел на MSO Серии 5.

Больше деталей при использовании специального программного модуля

2-blade-for-software

Чтобы исключить необходимость в нескольких системах тестирования, компания Tektronix разработала технологию измерения параметров схем управления и коэффициента подавления нестабильности питания (PSRR) на основе программного обеспечения, работающего на том же осциллографе, который используется для автоматических измерений характеристик источников питания. Это упрощённое решение помогает инженерам быстрее и эффективнее разрабатывать, проверять, подтверждать и тестировать новые устройства для ускорения их вывода на рынок.

Функция анализа АЧХ (FRA) в ПО для анализа источников питания на осциллографе поддерживает автоматическое тестирование, что значительно снижает вероятность человеческой ошибки, обеспечивает повторяемость, а также позволяет удовлетворить большинство потребностей разработчиков в измерениях за счёт единого решения на основе осциллографа.

Что представляет собой система PowerSol2?

Tek-Control-Loop-Analysis_SBG-new
  1. Осциллограф MSO Серии 5 / Осциллограф MSO Серии 6 — осциллограф высокого разрешения (12 бит) со встроенным генератором функций.
  2. Программное обеспечение 5/6-PWR — автоматические точные и повторяемые измерения характеристик источников питания для определения АЧХ схем управления (графиков Боде), измерения запаса устойчивости по модулю и фазе, коэффициента подавления нестабильности питания и импеданса.
  3. Два пробника TPP0502 — выпускаемые Tektronix пробники общего назначения с широкой полосой пропускания и улучшенными характеристиками, которые ранее были недоступны для продуктов такого класса. Именно пробники TPP0502 рекомендуются компанией для измерений АЧХ. Благодаря низкой входной ёмкости эти пробники уменьшают нагрузку на измеряемую цепь, которая может снизить точность измерений в цепях с очень малыми напряжениями. На практике точность измерений может быть даже выше, поскольку рекомендуемые пробники не изменяют сигналы, что может существенно повлиять на результаты.
  4. Рекомендуемые принадлежности Picotest: для измерений графиков Боде рекомендуется трансформатор Picotest J2100A (1 Гц—5 МГц) или J2101A (10 Hz—45 МГц), в зависимости от требуемой полосы пропускания. Для измерений коэффициента подавления нестабильности питания рекомендуется адаптер Picotest J2120A.