开关电源闭环反馈响应及测试
开关电源环路测试标准
开关电源环路测试标准主要包括以下几个方面：
相位裕度：相位裕度是评估系统稳定性的重要指标。
在开关电源设计中，相位裕度有两个相互独立的作用，一是可以阻尼变换器在负载阶跃变化时的动态过程，二是当元器件参数发生变化时，仍然可以保证系统稳定。
工程中认为在室温和标准输入、正常负载条件下，环路的相位裕度要求大于45°。
在各种参数变化和误差情况下，这个相位裕度足以确保系统稳定。
如果负载变化或者输入电压范围变化非常大，考虑在所有负载和输入电压下环路和相位裕度应大于30°。
穿越频率：穿越频率是环路测试中非常重要的一个参数，它指的是相位为-30°时对应的频率。
穿越频率建议为开关频率的5%到20%，过高则不稳定，过低则响应速度过慢。
增益裕度：增益裕度是评估系统稳定性的另一个重要指标。
增益裕度的定义是系统开环增益的倒数与系统开环增益幅度的倒数之差。
增益裕度的要求通常为大于10dB。
环路增益：环路增益是评估系统对干扰信号的抑制能力的重要指标。
在环路测试中，通常会向反馈回路中注入一个个单一频率的正弦波序列信号，然后根据电源系统的输出情况来判断其对各个频率干扰的调整能力。
环路增益越高，说明电源系统对该频段的抗干扰能力越强。
综上所述，开关电源环路测试标准主要包括相位裕度、穿越频率、增益裕度和环路增益等几个方面。
这些标准的设定是为了确保开关电源系统的稳定性和抗干扰能力，从而提高电源的整体性能和可靠性。
开关电源的测试方法
开关电源的测试方法开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源装置，广泛应用于各种电子设备中。
为了确保开关电源的安全性和可靠性，在生产过程中需要进行各种测试。
下面是一些常用的开关电源测试方法的介绍。
1.输入电压范围测试：开关电源的输入电压范围通常在规格书中给出，测试时需使用恒流源或者电阻负载，逐渐调整输入电压，记录开关电源正常工作的最低和最高输入电压。
2.静态负载测试：静态负载测试用于测试开关电源在不同负载条件下的输出电压和电流稳定性。
首先，将开关电源连接到标准负载上，然后改变负载电阻（或电流），记录输出电压和电流的变化。
通过与规格书中的要求进行比较，评估开关电源的输出稳定性。
3.动态响应测试：动态响应测试用于测试开关电源在负载变化时的响应速度和稳定性。
测试时首先将开关电源加载到一个稳定的状态，然后进行负载变化，如从无负载到满负载，或者从满负载到无负载，记录输出电压和电流的变化。
通过与规格书中的要求进行比较，评估开关电源的动态响应能力。
4.效率测试：效率测试用于评估开关电源的能量转换效率。
测试时，将开关电源连接到一个恒定的负载上，然后测量输入功率和输出功率，计算开关电源的转换效率。
通常，测试点包括整个负载范围和不同输入电压下的效率。
5.温度测试：温度测试用于评估开关电源在不同负载和温度条件下的工作可靠性。
测试时，将开关电源加载到一个特定的负载上，然后在不同的温度环境中进行测试，记录开关电源的温度、负载和时间。
通过与规格书中的要求进行比较，评估开关电源的工作可靠性。
6.电磁兼容性测试：电磁兼容性测试用于评估开关电源在电磁环境中的抗干扰能力和干扰产生能力。
测试时，将开关电源连接到一个标准负载上，然后引入不同的电磁场（如辐射场和传导场）进行测试，记录开关电源的输出噪声和接受到的外部干扰。
通过与规格书中的要求进行比较，评估开关电源的电磁兼容性。
除了上述测试方法，还可以进行其他测试，如输入和输出电流纹波测试、过压保护测试、短路保护测试等。
开关电源环路稳定的试验方法
6.5 开关电源环路稳定的试验方法前面频率特性分析方法是以元器件小信号参数为基础，同时在线性范围内，似乎很准确。
但有时很难做到，例如电解电容ESR 不准确且随温度和频率变化；电感磁芯磁导率不是常数，还有由于分布参数或工艺限制，电路存在分布参数等等，使得分析结果不可能完全吻合，有时甚至相差甚远。
分析方法只是作为实际调试的参考和指导。
因此，在有条件的情况下，直接通过测量运算放大器以外的环路的频率响应，根据6.4节的理论分析，利用测得的频率特性选择Venable 误差放大器类型，对环路补偿，并通过试验检查补偿结果，应当说这是最直接和最可靠设计方法。
采用这个方法，你可以在一个星期之内将你的电源闭环调好。
前提条件是你应当有一台网络分析仪。
6.5.1 如何开环测试响应桥式、半桥、推挽、正激以及Buck 变换器都有一个LC 滤波电路，输出功率电路对系统性能影响最大。
为了讨论方便，以图6.31为例来说明测试方法，重画为图 6.48(a)。
电路参数为：输入电压115V ，输出电压为5V ，如前所述，滤波电感和电容分别为L =15μH ，C =2600μF ，PWM 控制器采用UC1524,它的锯齿波幅值为3V ，只用两路脉冲中的一路，最大占空比为0.5。
为了测量小信号频率特性，变换器必须工作在实际工作点：额定输出电压、占空比和给定的负载电流。
从前面分析知道，如果把开关电源看着放大器，放大器的输入就是参考电压。
从反馈放大器电路拓扑来说，开关电源的闭环是一个以参考电压为输入的电压串联负反馈电路。
输入电源的变化和/或负载变化是外界对反馈控制环路的扰动信号。
取样电路是一个电阻网络的分压器，分压比就是反馈系数，一般是固定的（R2/(R1+R2)）。
参考电压（相应于放大器的输入电压）稳定不变，即变化量为零，输出电压也不变(5V)。
如上所述，所有三种误差放大器都有一个原点极点。
在低频闭环时，由于原点极点增益随频率减少而增高（即在反馈回路电容）在很低频率，有一个最大增益，由误差放大器开环增益决定。
开关电源的测试项目以及方法
开关电源的测试项目以及方法开关电源是一种用于对电能进行转换和控制的电子设备。
它广泛应用于计算机、通信、家电等领域。
为了确保开关电源的正常工作和安全性能，需要进行一系列的测试。
下面将介绍开关电源的一些常见测试项目及测试方法。
一、静态参数测试1.输入电压范围测试：通过增加或减小输入电压，测试开关电源在各个输入电压范围内的工作状态和性能。
2.输出电压测量：使用数字电压表或示波器，测量开关电源在各个输出负载下的输出电压值，并比较与额定输出电压的误差。
3.输出电流测量：利用电流表或电流互感器，测量开关电源在各个负载下的输出电流，并比较与额定输出电流的误差。
二、工作状态测试1.转换速度测试：通过改变输入或负载条件，测试开关电源在不同工作状态下的转换速度。
2.过载保护测试：在满负载状态下，增加输出负载，观察开关电源是否能及时启动过载保护功能。
3.温度测试：在不同环境温度下，测量开关电源的温度变化，以评估其散热性能和温度稳定性。
三、效率测试1.输入功率测量：通过测量输入电压和输入电流，计算开关电源的输入功率，并比较与额定输入功率的误差。
2.输出功率测量：通过测量输出电压和输出电流，计算开关电源的输出功率，并比较与额定输出功率的误差。
3.效率计算：根据输入功率和输出功率的测量结果，计算开关电源的效率，并比较与额定效率的误差。
四、安全性能测试1.绝缘电阻测量：使用绝缘电阻测试仪，测量开关电源的输入与输出接地的绝缘电阻值，并比较与标准要求的误差。
2.泄漏电流测量：通过使用漏电流测试仪，测量开关电源在正常工作状态下的漏电流值，并比较与安全标准的限制。
3.短路保护测试：在空载状态下，将输出引线短接，观察开关电源是否能及时启动短路保护功能。
以上是开关电源常见的测试项目及测试方法，通过这些测试可以评估开关电源的性能和安全性能，并确保其正常工作和安全可靠。
在进行测试时，应根据具体的产品要求和标准，选择适当的测试设备和测试方法，以确保测试结果的准确性和可靠性。
开关电源环路测试方法及测试条件Loop Gain测试说明
AC Volts Out：交流輸出訊號電壓，一般設定值為”1”。(**Remark 2)
DC Volts Out：直流輸出訊號電壓，一般設定值為”0”。(**Remark 3)
Waveform：輸出訊號波形，一般設定為正弦波。
Input：輸入訊號電壓，測試的電阻處兩端的電壓，如原先設定值”AC<55V”即可。
Intergration：量測時的速度，”Medium”即可。
Intergration Cycles：改變上列量測速度時，循環的週期。
Delay Time：改變量測速度時，延遲的時間。
**Remark 2：
以測試的範例樣品”SLS0335A19A57LF”而言，AC Volts Out的設定值”1”為內建標準值，小於”1”，在低頻處會不穩；而大於”1”在高頻處的Phase Margin會比標準值”1”的Phase Margin降約”5~10”dB。
7.產生波德圖。如下
8.可在指令列View => Add Slide Bar，出現一條黃色線，藉由左右移動，來看出各點所在位置的頻率(Gain值為0時，此時為Cross Frequency)、相位值(Phase)、增益值(Gain)。(**Remark 4)
**Remark 4：
以一般穩定的系統而言，在Cross Frequency時，此時的Phase Margin應大於Gain Margin，最好是大於45dB以上，此系統才是穩定的系統。
4.設定主要的測試環境條件。Actions => Analyzer Control Menu
Start Frequency：開始的頻率，初始的觀察點。
DC-DC电源环路测试详解
电源环路测试目录1引言 (1)2电源环路测试介绍 (1)2.1波特图 (1)2.2环路增益 (2)2.3注入点 (2)2.4环路注入 (3)3电源环路分析仪测试 (4)3.1 PSM1700介绍 (4)3.2面板介绍 (5)4测试环境搭建 (8)5测试执行 (9)6注意事项 (11)1引言开关电源系统所有性能表现的中心是反馈控制系统。
反馈控制系统时刻调整着能量转换，保持电源系统的输出电压保持恒定，以满足负载所要求的功率变化。
电源环路分析仪可以很好的测出开路传递函数，测试结果以波特图形式呈现。
2电源环路测试介绍2.1波特图对于开关电源的反馈环路性能，要进行的测试项如下：1.幅频响应曲线，下图中黑线；2.相频响应曲线，下图中红线；3.穿越频率(Crossover frequency)：幅频曲线穿越0dB处的频率点，下图中为6.5kHz；4.相位裕量(Phase margin)：相频曲线在穿越频率处的相位和-180度之间的相位差，下图中为92°；(相位裕量表示电源系统保持稳定条件下所能承受的最大最大相位扰动，相位裕量越大，系统越稳定，但同时时间响应速度减慢，因此必须要有一个比较合适的相位裕量。
)5.增益裕量(Gain margin)：幅频曲线在相频曲线达到-180度的频率处对应的增益，下图中为67dB。
增益裕量表示控制系统保持稳定条件下所能承受的最大增益扰动。
波特图我们只需要把环路断开就可以得到环路增益。
下图展示了如何在反馈系统中断开环路，理论计算时你可以从任何地方断开环路，不过我们通常选择在输出和反馈之间把环路断开。
断开环路后，我们在断点处注入一个测试信号i，i经过环路一周后到达输出得到信号y，y 和i的数学关系式就是我们要求的环路增益。
断开环路示意图2.3注入点注入点如何选择？现实中反馈环路往往起到了稳定电路静态工作点的作用，所以我们不能简单的断开环路去测环路增益。
反馈环断开后，电路因为输入失调等原因，输出会直接饱和，这种情况下无法进行任何有意义的测量。
开关电源测试项目
开关电源测试项目1. 引言开关电源是现代电子设备中常见的电源供应方式。
在产品研发和生产过程中，对开关电源的性能进行测试十分必要。
本文档将介绍开关电源测试项目的相关内容，包括测试目的、测试方法和测试参数。
2. 测试目的开关电源测试的目的在于验证电源的性能和可靠性。
通过测试可以确保电源在工作时能够稳定输出所需的电压和电流，并符合设计规格。
同时，测试还可以发现电源在过载、过温、短路等异常情况下的保护机制是否正常工作，确保电源在故障发生时能够自动断电，以保护其他电子设备和操作人员的安全。
3. 测试方法3.1 设备准备在进行开关电源测试之前，需要准备以下测试设备和工具：•示波器：用于测量开关电源的输出波形和电压稳定性。
•电子负载：用于模拟负载情况，测试电源的负载能力。
•温度计：用于测试电源在不同温度条件下的工作情况。
•直流电源：用于为被测试的开关电源供电。
•串口线/USB线：用于与开关电源进行通信和控制。
•计算机：用于记录和分析测试数据。
3.2 测试参数设置在进行测试之前，需要根据开关电源的设计规格，设置相应的测试参数。
常见的测试参数包括：•输出电压：根据产品要求设置输出电压的测量范围和精度。
•输出电流：根据产品要求设置输出电流的测量范围和精度。
•稳定性：根据产品要求设置输出电压和电流的稳定性要求。
•负载能力：设置不同负载条件下的电流和电压变化要求。
•温度范围：测试电源在不同温度条件下的输出变化和保护机制。
3.3 测试过程1.连接测试设备：将示波器、电子负载、温度计等设备连接到被测试的开关电源上，并确认连接正常。
2.设置测试参数：根据3.2节所述的测试参数设置要求，将测试设备和开关电源进行参数调整和校准。
3.开始测试：通过控制计算机与开关电源进行通信，启动测试程序，并记录相应的测试数据。
4.分析测试结果：使用计算机工具对测试数据进行分析和比较，判断开关电源是否符合设计规格和性能要求。
5.故障测试：测试电源在过载、过温、短路等异常情况下的保护机制是否正常工作，并记录相应的行为和保护时间。
电源环路响应测试方案
电源环路响应测试方案一、引言电源环路响应测试是对电源的质量和稳定性进行评估的重要手段。
通过对电源在不同负载条件下的响应特性进行测试，可以判断电源的输出稳定性、瞬态响应能力和负载适应性等关键指标。
本文将介绍一种电源环路响应测试方案，旨在帮助读者了解该测试方法的原理和步骤。
二、测试原理电源环路响应测试是通过在电源输出端施加短时间的负载变化，观察电源的输出响应过程来评估电源性能的一种方法。
该测试方法一般包括以下几个关键步骤：1. 设定电源的工作状态和负载条件；2. 施加负载变化信号；3. 观察电源输出信号的瞬态响应过程；4. 分析并评估电源的响应性能。
三、测试步骤1. 设定电源的工作状态和负载条件在进行电源环路响应测试前，需要首先确定电源的工作状态和负载条件。
一般来说，电源的工作状态包括输出电压和输出电流的设定值，负载条件包括负载电流的变化范围和变化速率等。
根据具体的测试要求，可以将电源设置为恒定电流、恒定电压或恒定功率等工作状态。
2. 施加负载变化信号在电源工作状态和负载条件确定后，需要通过外部信号源施加负载变化信号。
一般来说，可以通过改变负载电阻或者使用开关电路来实现负载的变化。
负载变化信号可以是阶跃信号、脉冲信号或者任意波形信号，具体选择可以根据测试要求决定。
3. 观察电源输出信号的瞬态响应过程在施加负载变化信号后，需要观察电源输出信号的瞬态响应过程。
可以通过示波器或者数据采集系统等设备来实时监测电源输出信号的变化。
关键观察指标包括瞬态响应时间、过渡过程的波形特征等。
4. 分析并评估电源的响应性能根据观察到的电源输出信号的瞬态响应过程，可以进行进一步的分析和评估。
通过计算瞬态响应时间、峰值偏差、稳定性等参数，可以得出电源的响应性能评估结果。
同时，可以对测试结果进行统计和比较，以便更全面地了解电源的性能。
四、注意事项1. 在进行电源环路响应测试时，需要确保测试设备的准确性和可靠性。
尽量选择高精度的示波器或数据采集系统，并校准好相关设备。
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开关电源闭环反馈响应及测试
开关电源依靠反馈控制环路来保证在不同的负载情况下得到所需的电压和电流。
反馈控制环路的设计影响到许多因素，包括电压调整、稳定性和瞬态响应。
当某个反馈控制环路在某个频率的环路增益为单位增益或更高且总的相位延迟等于360 时，反馈控制环路将会产生振荡。
稳定性通常用下面两个参数来衡量：
相位裕量:当环路增益为单位增益时实际相位延迟与360 间的差值，以度为单位表示。
增益裕量:当总相位延迟为360 时，增益低于单位增益的量，以分贝为单位表示。
对多数闭环反馈控制系统，当环路增益大于0dB时，相位裕量都大于45 （小于315 ）。
当环路相位延迟达到360 时，增益裕量为-20dB或更低。
如果这些条件得到满足，控制环将具有接近最优的响应；它将是无条件稳定的，即不会阻尼过小也不会阻尼过大。
通过测量在远远超出控制环通常操作带宽的情况下控制环的频率响应，可以保证能够反映出所有可能的情况。
一个单输出开关电源的控制环增益和相位响应曲线。
测量是利用一个GP102增益相位分析仪（一种独立的用来评价控制环增益和相位裕量的仪器）进行的，然后输入到电子表软件中。
在这一例子中，从0dB增益交点到360 测量得到的相位裕量为82 （360 到
278 ）。
从0dB增益交点到相位达到360 的增益裕量为-35dB。
把这些增益和相位裕量值与-20dB增益裕量和60 相位裕量的目标值相比较，可以肯定被测试电源的瞬态响应和调节是过阻尼的，也是不可接受的。
0dB交点对应的频率为160Hz，这导致控制环的响应太慢。
理想情况下，在1或2KHz处保持正的环增益是比较合适的，考虑到非常保守的增益和相位裕量，不必接近不稳定区即可改善控制环的动态特性。
当然需要对误差放大器补偿器件进行一些小的改动。
进行修改后，可以对控制环重新进行测试以保证其无条件稳定性。
通常可利用频率响应分析仪（FRA）或增益-相位分析仪进行这种测量。
这些仪器采用了离散傅里叶变换（DFT）技术，因为被测信号经常很小且被掩盖在噪声和电源开关台阶所产生的失真中。
DFT用来从中提取出感兴趣的信号。
测试信号注入
为进行测量，FRA向控制环中注入一个已知频率的误差信号扰动。
利用两个FRA通道来判断扰动要多长时间才能从误差放大器输入到达电源输出。
扰动信号应该在控制环反馈信号被限制在单条路径的地方注入，并且来自低阻抗的驱动源。
连接到电源输出或误差放大器输出的反馈路径是注入扰动信号的好地方。
通过信号发生器通过一个隔离变压器连接到测试电路，以保证FRA信号发生器和被测试电路间的电气隔离。
注入方法将扰动信号注入到误差放大器的输入。
对于电源输出电压在FRA最大输入电压限制以内的情况，这一方法是合适的。
如果被测量电源的输出电压比FRA最大输入电压还要高，那么第一种注入方法就不适用了。
扰动信号被注入到误差放大器的输出，此处的控制环对地电压比较低。
如果电源电压超过FRA输入范围则应采用这种注入方法。
选定合适的注入点以后，还必须仔细地设定扰动信号的幅度。
扰动的响应可通过连接到电源输出的示波器看到。
开始时，FRA信号发生器幅度应该设为零和低频率，通常在控制环带宽的低端。
然后慢慢提高FRA信号发生器的幅度。
FRA信号发生器幅度的一个比较好的起始点是能够在示波器上看到电源输出电压波动为额定输出电压的5%左右。
必须在控制环带宽的高端重复这一过程以确保是否可在整个控制环带宽上使用同样的驱动水平。
FRA发生器不能欠驱动或过驱动控制环。
在此种条件下进行的任何测量都是不准确的。
不大可能在整个控制环带宽范围内使用同一组FRA信号发生器设置。
这种情况下，可以利用幅度补偿来保证频率切换和环增益变化时扰动信号稳定。
这可以通过控制FRA信号发生器幅度，从而保证恒定的误差放大器输入来达到。
进行测量
FRA的两个输入分别连接到注入隔离变压器的次级的两端。
CH2测量控制环输出，CH1测量控制环输入。
测量是相对于地进行的。
从10Hz扫描到30KHz，观察增益和相位测量重复性，以保证注入控制环的扰动信号幅度是正确的。
参考增益-相位图表核对控制环增益和相位裕量。
可在误差放大器一级加入适当的补偿器件。
再次进行从低频到高频的扫描可以看到补偿值变化的效果。
理想情况下，环增益每频程应该下降-20dB，特别是在控制环增益经过单位增益时。
功率因数校正电路
反馈控制环并不仅限于用于开关电源的输出调节。
通常用在整流桥后的动态功率因数校正（PFC）电路中采用两个控制环来达到正弦输入电流，从而使负载功率因素接近1.0。
PFC电路通常基于专用的控制器IC、一个开关器件和一个能量储存电感器，即所谓的DC连接。
第一个控制环即电压控制环，试图在DC连接或PFC电路输出维持一个稳定的直流电压。
这一控制环响应相对比较慢，大约在10Hz左右跨越0dB。
第二个控制环即电流控制环有效地控制输入电流的波形。
这一脉宽调制（PWM）斩波器电路必须跟踪整流正弦电压波形，因此，电流控制环的参考点是动态的。
由于电流控制环必须跟踪交流电源频率，因此其交叉点可能达数KHz。
测试电压控制环
测试较慢的电压控制环和快速的电流控制环需要不同的方法：
PFC 电压控制环
电压控制环的测试是比较直接的。
不需要对电路进行改动。
实际上，在对电压环测试时，电流控制环仍在工作。
注入点选择的一般规则在这儿都适用。
您可在环中找一个源为低阻抗且信号限制在单条路径的点来注入扰动信号。
注入采用的电阻值大约1,000 。
PFC电流控制环
测试较快的电流控制环需要更多考虑和注意，因为需要对电路进行一些变动才能获得对增益和相位裕量的真实评估。
1．利用一个0 至 400-V 直流电源为PFC电路的输入供电。
不需要交流电源，并且应该断开。
2．禁止电压控制环工作，但并非整块IC。
3．如果需要，为PFC控制器IC提供一个辅助电源，典型为+18V。
4．利用一个0至10-V直流电源根据输入电压的相应水平来控制PFC输出电流。
实际上，0至10V直流电源将控制控制器内的控制增益并代替电压参考（对50或60Hz交流电频率通常每秒变化100至120次）。
电流反馈环应当跟踪输入电源，因此利用0至10V直流电流来设定不同的条件。
5．在PFC的输出适加一个可变负载。
6．采用一个100- 注入电阻连接在电流传感电阻和PFC传感输入之间。
7．从50Hz扫描到约开关频率的一半。
检查在第4点和第5点中所描述的不同设置组合情况下的环响应。
例如，应该对控制环在零电流、峰值电流和中间状态下进行测试。
在PFC区的测量是危险的。
应该确保隔离地和频率-响应分析仪输入通道以及信号发生器，以及后两者。