1.背景和測量方法

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器可以看作是一個(gè)簡單的反饋控制系統(tǒng)。如圖1所示。

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路增益測量

　　圖1 DC-DC轉(zhuǎn)換器可抽象為一個(gè)反饋系統(tǒng)

　　對(duì)于一個(gè)負(fù)反饋回路，閉環(huán)增益：

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路增益測量

　　當(dāng)GH=-1的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生自激(GH稱為開環(huán)增益)。可分解為：

　　幅度條件：|GH|=1

　　相位條件：GH的相位Φ=-180º 開環(huán)特性是一個(gè)很重要的參數(shù)，表征反饋系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通常用增益裕量和相位裕量來表示：

　　增益裕量：Φ=-180º時(shí)，0-Gain(dB)

　　相位裕量：Gain=0時(shí)，Φ-(-180º）

　　通常用波特圖來表示如下：

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路增益測量

　　圖2 負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)增益

　　在測試開環(huán)特性時(shí)，開關(guān)電源應(yīng)工作在閉環(huán)狀態(tài)，以保證系統(tǒng)狀態(tài)的穩(wěn)定。

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路增益測量

　　圖3 環(huán)路增益測試連接圖

　　開關(guān)電源的輸出加電子負(fù)載；誤差放大器的輸入端通過示波器的高阻無源探頭連接到網(wǎng)絡(luò)分析儀E5061B的R端口上；開關(guān)電源輸出通過示波器的高阻探頭連接到E5061B的T端口；E5061B的低頻LF輸出端口通過變壓器加到誤差放大器的輸入和開關(guān)電源輸出端。

　　R端口用來測量注入到環(huán)路的信號(hào)，T端口用來測量環(huán)路的輸出信號(hào)。T/R就是環(huán)路的開環(huán)特性。為保證測量的準(zhǔn)確，在測試之前需要進(jìn)行直通校準(zhǔn)(用Mem數(shù)據(jù)歸一化即可)。

　　為了將射頻能量有效注入到被測件，變壓器的阻抗不能明顯低于E5061B低頻LF輸出端口阻抗(50歐姆)；變壓器在測試頻率范圍內(nèi)不能有諧振點(diǎn)，應(yīng)該表現(xiàn)出感性，以有效注入信號(hào)。

　　E5061B的低頻LF輸出信號(hào)不能太大也不能太小，信號(hào)太小測到都是噪聲，太大則反饋回路飽和。信號(hào)的大小取決于變壓器，飽和情況取決于每一個(gè)開關(guān)電源，以此沒有一個(gè)固定值。

　　可以在測量的時(shí)候改變激勵(lì)功率，看T/R、T、R來確定一個(gè)合適的激勵(lì)功率。

　　測試結(jié)果讀取：

　　A、通常會(huì)在full load、half load、zero load幾種情況下測量；

　　B、相位要在unwrap下讀取

　　C、增益裕量：T/R的相位為0時(shí)的環(huán)路增益。

　　相位裕量：環(huán)路增益為0dB時(shí)相位值。

　　DC-DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路增益測量

　　圖31 環(huán)路增益的讀取

　　如上圖：相位裕量是67.4º，在580Hz(線A)；增益裕量是38.1dB，在18.6KHz(線B)此時(shí)的增益裕量和相位裕量的讀取方法和原理部分介紹時(shí)略有不同，原因在于：在測量時(shí)T/R中包含誤差放大器(不僅僅是GH)，有180度的反向變化。

　　2.測量儀器和附件

　　測量DC-DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路增益用到的儀器是：E5061B。E5061B針對(duì)這個(gè)應(yīng)用專門設(shè)計(jì)了1Mohm輸入阻抗接口，使其可以直接連接示波器無源探頭進(jìn)行測試；DC-DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路增益的測試頻率范圍：5Hz到30MHz，滿足各種測試要求；還支持阻抗測量，可進(jìn)行PDN的毫歐級(jí)輸出阻抗測量；30ohm半浮地的設(shè)計(jì)確保低頻時(shí)的測量精度。

　　測試時(shí)需要用到1：1的變壓器，可使用：安捷倫提供的變壓器(5188-4425)；或North Hills公司的0017CC變壓器；或Picotest公司的J2100A 5MHz或更高頻的變壓器。

　　測試DC-DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路增益的完整配置如下：

　　1.E5061B

　　選件：005，3L5

　　2.N2873A(需要2個(gè))

　　5188-4425

　　BNC電纜一根

　　如果要測試輸出阻抗，還需要增加：BNC電纜2根，11667L BNC功分器1個(gè)(用于低頻輸出口的測試，頻率5Hz-30MHz)；N(m)-SMA(f)轉(zhuǎn)換頭2個(gè)，SMA-SMA同軸電纜2根，85033E校準(zhǔn)件1套(用于高頻輸出口的測試，頻率到3GHz)。