Medições de resposta do ciclo de controle da fonte de alimentação (diagrama de Bode)
Com um osciloscópio Rohde & Schwarz
Com um osciloscópio Rohde & Schwarz
Para garantir a estabilidade dos reguladores de tensão e das fontes de alimentação no modo chaveado, o comportamento do ciclo de controle precisa ser medido e caracterizado. Um controlador de tensão com boa compensação possibilita tensões de saída estáveis e reduz a influência das mudanças de carga e das variações da tensão de alimentação. A qualidade deste circuito de controle determina a estabilidade e a resposta dinâmica de todo o conversor CC/CC.
Analise de maneira fácil e rápida baixas respostas em frequência em seu osciloscópio com a opção de análise de resposta em frequência (diagrama de Bode) do R&S®RTx-K36. Caracterize a resposta em frequência de uma variedade de produtos eletrônicos, incluindo circuitos de amplificador e filtros passivos. Meça a resposta do ciclo de controle e o índice de rejeição de fontes de alimentação em modo chaveado. A opção de análise de resposta em frequência R&S®RTx-K36 (diagrama de Bode) utiliza o gerador de formas de onda integrado do osciloscópio para criar sinais de estímulo com uma frequência que varia entre 10 Hz e 25 MHz. Ao medir a proporção de entrada e de saída de sinais do dispositivo em teste em cada frequência de teste, o osciloscópio faz a representação gráfica do ganho de forma logarítmica e da fase de forma linear.
A opção de análise de resposta em frequência R&S®RTx-K36 (diagrama de Bode) permite determinar rapidamente a margem de ganho e de fase de fontes de alimentação no modo chaveado ou de reguladores lineares. Essas medições ajudam a determinar a estabilidade do ciclo de controle.
A opção de análise de resposta em frequência R&S®RTx-K36 (diagrama de Bode) exibe a resposta do sistema às alterações nas condições de operação, como mudanças na tensão de alimentação ou na corrente da carga.
Como escolher o ponto correto de injeção
Os ciclos de controle da fonte de alimentação comparam a tensão de referência (Vref) e a tensão de feedback (Vfeedback) e criam um feedback negativo para garantir uma tensão de saída estável.
O teste de resposta do ciclo de controle requer a injeção de um sinal de erro em uma banda de frequências no caminho de feedback do ciclo de controle. Para injetar um sinal de erro, é preciso inserir um pequeno resistor no ciclo de feedback. O resistor de injeção de 5 Ω mostrado na figura da próxima página é insignificante em comparação com a impedância em série de R1 e R2. Alguns usuários optam por projetar permanentemente neste resistor de injeção de valor baixo (Rinjeção) para fins de teste. Um transformador de injeção, como o J2100A da Picotest, isola o sinal de distorção de CA e elimina qualquer polarização de CC.
Ponto de injeção e uso de sondas
Para medir o ganho de um ciclo de feedback de tensão, é preciso interrompê-lo em um ponto adequado. Um sinal de distorção é injetado nesse ponto. O sinal de distorção será distribuído no circuito do ciclo. Dependendo do ganho do ciclo, o sinal de distorção injetado será amplificado ou atenuado e deslocado de fase. No caso da opção R&S®RTx-K36, o gerador do osciloscópio gera o sinal de distorção. O osciloscópio mede a função de transferência do ciclo.
Para garantir que o ganho do ciclo medido corresponda ao ganho real, escolha um ponto adequado:
A utilização de uma mola de aterramento fornecerá a melhor relação sinal-ruído para a sua medição de índice de rejeição de fonte de alimentação
A caracterização precisa da resposta do ciclo de controle depende do uso correto de sondas. As amplitudes de pico a pico tanto de Ventrada quanto de Vsaída podem ser muito baixas em algumas frequências de teste. Esses valores seriam reprimidos no ruído de fundo do osciloscópio e/ou no ruído de comutação do próprio dispositivo em teste. É por isso que aumentar o SNR das suas medições melhora significativamente o intervalo dinâmico das suas medições de resposta em frequência. A maioria dos osciloscópios costuma vir com sondas passivas 10:1 que geram mais ruído. O uso de sondas passivas 1:1 de baixo ruído reduzirá o ruído de medição e aprimorará o SNR. A Rohde & Schwarz recomenda as sondas passivas R&S®RT-ZP1X 1:1 com largura de banda de 38 MHz para esta aplicação.
A redução do comprimento da conexão de aterramento da sua sonda minimiza os ciclos indutivos de aterramento. Algumas vezes, o condutor de aterramento padrão da sua sonda pode agir como uma antena e amplificar ruídos de comutação indesejados. Localize um poste de aterramento próximo dos pontos de teste Ventrada e Vsaída. Utilize a mola de aterramento fornecida com a sonda R&S®RT-ZP1X para reduzir a conexão de aterramento. Isso fornecerá um bom aterramento de baixo ruído para a sua medição.
Medição da estabilidade de um conversor CC/CC (traço azul: ganho; traço laranja: fase; traço verde: definição do perfil de amplitude do sinal de estímulo).
Configuração do dispositivo
Depois de conectar o osciloscópio ao circuito em teste, inicie a aplicação:
Tabela de medição
Resultados da medição
As curvas exibidas nos diagramas de Bode representam a função de transmissão do seu circuito e ajudam a verificar a estabilidade do seu sistema. O primeiro gráfico mostra o comportamento de amplitude na faixa de frequência em dB, enquanto o segundo mostra as características da fase na frequência (medida em graus). Arraste os marcadores para as posições desejadas diretamente no traço delineado. Uma legenda exibe as coordenadas dos marcadores. Para determinar a frequência de crossover, defina um marcador em 0 dB e o segundo marcador com um deslocamento de fase de –180°. Agora é fácil determinar a margem de fase e de ganho.
Veja os resultados na tabela. A tabela de resultados da medição fornece informações detalhadas sobre cada ponto medido (deslocamento de fase, frequência e ganho). Ao utilizar marcadores, a linha associada dos resultados na tabela fica destacada. Para relatório, salve rapidamente capturas de tela, resultados da tabela ou ambos em um dispositivo USB.
Os osciloscópios são as principais ferramentas de medição utilizadas atualmente pelos engenheiros para testar e caracterizar seus projetos de fonte de alimentação. A opção de análise de resposta em frequência (diagrama de Bode) R&S®RTx-K36 fornece uma alternativa de baixo custo para analisadores de rede de baixa frequência ou analisadores de frequência autônomos exclusivos.