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电源/负载电路组合的稳定性分析

已有 699 次阅读2012-10-12 14:49 |个人分类:测试测量| 关键词: 测试, 吉时利

为了分析2300系列电源/负载电路组合,整个电源建模为由一个理想误差校正放大器、一个理想放大器输出级和一个理想反馈感测放大器组成的反馈网络(见图1)。感测放大器直接测量负载电压,促使电源输出升高电压来克服测试线和夹具的损耗,以确保所需电压(或设置电压)被施加至负载。电缆和测试夹具连接/DUT建模为集总元件,其中DUT和测试夹具根据主要组件的定义建模为DUT的并联电容。

1. 2300系列的简化测量原理图,具有电抗负载和远端感测反馈。

 

反馈网络的性能用波特图分析,图中显示了增益和相位性能是频率的函数。图2示出了2306电源至开路的环路增益和相位性能——实际是性能好的阻性负载。在稍大于1MHz的频率上,环路增益降至0dB(单位增益)。如果环路增益等于1且输出相位为0o(正反馈),那么输出不稳定(请查阅注释13的参考文献以及讨论反馈电路设计理论的任何电子文本来了解更多信息)。在负载开路情况下,2306的相位裕度在0o以上约为90o,这确保了输出稳定。电路设计准则建议相位裕度大于45o,才能确保电路在任何情况下都稳定。

2. 2306电池通道/2302闭环增益和相位,无负载

 

 

Phase=相位

Gain=增益

Frequency=频率

Phase margin at Unity Gain=相位裕度@单位增益

phase@Unity Gain=相位@单位增益

Unity Gain point=单位增益点

 

电源/R-L-C负载电路的实际组合具有多极点传输函数,其中带宽和单位增益点由电源控制环路和R-L-C负载参数确定。而且,L-C负载元件决定的谐振频率接近于振荡频率。谐振频率(fres)由下式定义:

 

如果在此频率上相位裕度接近0o,那么电源输出将振荡。类似地,谐振频率上的极点品质因数(Q)为:

 

ωres=ω谐振

Lcable=L电缆

Rcable=R电缆

Ctotal=C合计

 

为使瞬态响应最大并确保稳定性,fres应大于电源输出电路的带宽,而且Q应尽量小。

 

下面的部分介绍了通过扩展fres超过电源带宽以确保负载电路稳定以及最小化Q的几种方法。这4种方法是:

1.减小L电缆:采用良好的接线技术和低阻抗电缆

2.降低C合计:去掉多余的电容器(通常在测试夹具上)

3.增大R电缆:负载电路增加电阻

4.增加补偿网络至负载电路

 

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