Análise de estabilidade de conversores CC/CC no intervalo de frequência

Sua tarefa

Você precisa determinar a estabilidade dos circuitos de energia elétrica conforme os parâmetros mudarem devido ao envelhecimento ou à temperatura. A análise de resposta em frequência é uma ferramenta importante no projeto e na verificação do circuito. Várias medições, como taxa de rejeição da fonte de alimentação, impedância do componente e ganho de loop aberto ajudam a determinar a estabilidade geral. Em geral, é utilizado um analisador de redes vetoriais de baixa frequência. Um osciloscópio como o R&S®RTM3004, geralmente parte dos instrumentos de laboratório, também pode realizar essas medições.

A solução da Rohde & Schwarz

Avalie de modo fácil e rápido as análises de resposta em frequência no seu osciloscópio com a opção de análise de resposta em frequência (diagrama de Bode) do R&S®RTx-K36. A opção R&S®RTx-K36 utiliza o gerador de formas de onda integrado do osciloscópio para criar sinais de estímulo que variam entre 10 Hz e 25 MHz. Ao medir a relação entre o sinal de estímulo para o sinal de saída do dispositivo em teste a cada frequência de teste, o osciloscópio faz a representação gráfica logarítmica do ganho e da fase.

O intervalo dinâmico do R&S®RTx-K36 com base em um sinal de entrada de 0 dBm geralmente é >70 dBc, com um ruído de amplitude <1 dB e um ruído de fase <5°. Para alcançar esse intervalo dinâmico com o ADC de 10 bits do osciloscópio R&S®RTM3000, o ruído de banda larga é removido usando as funcionalidades de filtragem e cálculo de média da transformada discreta de Fourier.

Aplicação

Aqui, o loop de controle de um conversor buck CC/CC foi medido com um osciloscópio R&S®RTM3004 com a opção de diagrama de Bode instalada. O sinal do gerador é injetado por meio de um transformador no loop de feedback do conversor, e o sinal é medido no local da injeção (CH1) e na saída (CH2).

Resultados da medição

Conforme exibido na captura de tela, na parte superior da próxima página, o ganho de loop aberto (curva vermelha) diminui praticamente de forma contínua de acordo com o aumento da frequência. A fase de loop aberto (curva azul) mostra um comportamento não monotônico causado por um capacitor eletrolítico grande demais na saída do conversor buck.

Tradicionalmente, a resposta em frequência é medida com um analisador de redes vetoriais (VNA) de baixa frequência dedicado. Para comparar os resultados da medição do osciloscópio R&S®RTM3004, uma medição idêntica foi realizada com um analisador de redes vetoriais de baixa frequência e o osciloscópio da série R&S®RTM3000.

A comparação abaixo mostra que a análise com o R&S®RTM3004 corresponde muito bem à verificação com o analisador de redes vetoriais de baixa frequência.

Resumo

Os engenheiros utilizam osciloscópios como ferramenta principal de medição para testar e caracterizar projetos de circuito elétrico. Sobretudo em aplicações de fonte de alimentação, os engenheiros de desenvolvimento normalmente analisam a resposta em frequência com um dispositivo extra dedicado, o analisador de redes vetoriais de baixa frequência. A opção de análise de resposta em frequência R&S®RTx-K36 (diagrama de Bode) para os osciloscópios R&S®RTM3000, R&S®RTB2000 e R&S®RTA4000 realiza uma análise de resposta em frequência com precisão similar.

Com a parte frontal de baixo ruído e o gerador de onda integrado, esses osciloscópios idealmente cumprem os requisitos das tarefas de análise de resposta em frequência e fornecem uma alternativa de menor custo aos analisadores de redes vetoriais de baixa frequência autônomos dedicados.