Analyse de la stabilité des convertisseurs DC / DC dans le domaine fréquentiel

Votre tâche

Vous avez besoin de déterminer la stabilité de circuits d'alimentation électrique car les paramètres changent avec le vieillissement ou les modifications de température. L'analyse de la réponse en fréquence est un outil important lors de la conception et la vérification de circuits. Diverses mesures telles que le rapport de réjection d'alimentation, l'impédance du composant et le gain en boucle ouverte vous aident à juger la stabilité globale. Généralement on utilise un analyseur de réseaux vectoriels basse fréquence. Un oscilloscope tel que le R&S®RTM3004, faisant généralement partie des équipements d'un laboratoire, peut également réaliser ces mesures.

Solution Rohde & Schwarz

Analysez facilement et rapidement la réponse en fréquence sur votre oscilloscope avec l'option d'analyse de réponse en fréquence R&S®RTx-K36 (diagramme de Bode). L'option R&S®RTx-K36 utilise le générateur de formes d'ondes intégré à l'oscilloscope pour créer des signaux d'excitation allant de 10 Hz à 25 MHz. En mesurant le rapport entre le signal d'excitation et le signal de sortie du dispositif sous test à chaque fréquence de test, l'oscilloscope trace de manière logarithmique le gain et la phase.

La gamme dynamique du R&S®RTx-K36 reposant sur un signal d'entrée de 0 dBm est typiquement de > 70 dBc avec un bruit d'amplitude de < 1 dB et un bruit de phase de < 5°. Afin d'obtenir cette gamme dynamique avec le convertisseur analogique / numérique 10 bits de l’oscilloscope R&S®RTM3000, le bruit à large bande est supprimé en utilisant les fonctionnalités de filtre et de moyennage de la transformée de Fourier.

Application

Ici, la boucle de contrôle d'un convertisseur buck DC / DC a été mesurée avec un oscilloscope R&S®RTM3004 équipé de l'option diagramme de Bode. Le signal du générateur est injecté via un transformateur dans la boucle de retour du convertisseur, puis le signal est mesuré à l'endroit de l'injection (CH1) et à la sortie (CH2).

Résultats de mesure

Comme illustré sur la capture d'écran en haut de la page suivante, le gain en boucle ouverte (courbe rouge) décroît de façon monotone à mesure que la fréquence augmente. La phase en boucle ouverte (courbe bleue) illustre un comportement non monotone engendré par une capacité électrolytique très large en sortie du convertisseur buck.

Généralement, la réponse en fréquence est mesurée avec un analyseur de réseaux vectoriels basse fréquence dédié (VNA). Pour comparer les résultats de mesure d'un oscilloscope R&S®RTM3004, la même mesure à été réalisée avec un analyseur de réseaux vectoriels basse fréquence et un oscilloscope R&S®RTM3000.

La comparaison ci-dessous illustre que l'analyse avec le R&S®RTM3004 correspond parfaitement à l'analyse de l'analyseur de réseaux vectoriels basse fréquence.

Conclusion

Les ingénieurs utilisent les oscilloscopes comme principal outil de mesure pour les tests et la caractérisation de conceptions de circuits électriques. En particulier dans les applications d'alimentation, les ingénieurs en développement analyse généralement la réponse en fréquence avec un appareil dédié complémentaire, l'analyseur de réseaux vectoriels basse fréquence. L'option d'analyse de la réponse en fréquence R&S®RTx-K36 (diagramme de Bode) pour les oscilloscopes R&S®RTM3000, R&S®RTB2000 et R&S®RTA4000 réalise cette analyse avec la même précision.

Avec leur faible bruit de frontend et leur générateur d'ondes intégré, ces oscilloscopes répondent parfaitement aux besoins d'analyse de réponse en fréquence et proposent une alternative aux analyseurs de réseaux basse fréquence avec un coût optimisé.