Analisi dell'anello di controllo

Analisi dell'anello di controllo

Analisi dell'anello di controllo per gli alimentatori

Il requisito fondamentale di un alimentatoreper un dispositivo elettronico è mantenere un livello di uscita costante, nonostante il carico del dispositivo cambi. Per monitorare il livello di uscital'alimentatore richiede una retroazione quasi istantanea del livello di uscita, fornita da un anello di controllo chiuso. L'alimentatore deve rispondere rapidamente alle variazioni di carico, senza eccessiva sovraelengazione (oscillazione tra overshoot e undershoot). La qualità dell'anello di retroazione gioca un ruolo cruciale per le prestazioni dell'alimentatore.

Gli alimentatori a commutazione(SMPS) sono praticamente la scelta universale per la progettazione degli alimentatori, essendo piccoli, leggeri, efficienti, economici e adatti a un'ampia gamma di tensioni di ingresso. Per verificare se un alimentatore a commutazione funziona correttamente in condizioni variabili, misurare il guadagno e lo spostamento di fase nell'anello di controllo su una gamma di frequenze, mentre si immette un segnale di stimolo controllato per provocare una risposta nell'anello di controllo.

Il diagramma di Bodeè lo strumento preferito per l'analisi dell'anello di controllo dell'alimentazione, con la visualizzazione simultanea del guadagno in dB e dello sfasamento in gradi. Un diagramma di Bode fornisce informazioni sulle prestazioni (velocità di regolazione) dell'anello al variare della frequenza del segnale di stimolo e su quanto il sistema sia vicino all'instabilità. Confrontando la frequenza alla quale il guadagno attraversa la soglia di 0 dB con la fase, il margine di fase mostra quanto margine di fase rimane prima che il sistema diventi instabile.

Un oscilloscopioè più adattocome strumento di misura, con un diagramma di Bodeè lo strumento di analisi dell'anello di controllo più adatto per diversi motivi:

  • Intervallo di frequenzaLe misure della risposta dell'anello di controllo devono essere eseguite da una frequenza prossima alla corrente continua fino a qualche MHz, per le quali gli oscilloscopi sono molto adatti.
  • I risultati del diagramma di Bode sono semplici da analizzare. Poiché gli spostamenti di fase e di guadagno vengono visualizzati simultaneamente al variare della frequenza, i progettisti possono vedere chiaramente se gli obiettivi di margine di fase alla frequenza di crossover e di guadagno allo spostamento di fase di –180° vengono raggiunti per soddisfare i requisiti di prestazione e stabilità.
  • Gli oscilloscopi da banco di uso generaleoffrono un livello di prestazioni per le misure di risposta in frequenza in grado di soddisfare la maggior parte delle esigenze a un costo decisamente inferiore rispetto alle alternative. Un oscilloscopio può essere utilizzato anche per centinaia di altre attività di misura quotidiane.

La sfida del test dell'anello di controllo dell'alimentazione

Ottenere il livello medio di segnale di stimolo. Se il livello di iniezione è troppo basso, il guadagno sarà troppo alto, causando risultati rumorosi a basse frequenze. D'altra parte, alcuni anelli di controllosono molto sensibili al livello iniettato; un livello troppo alto determina un guadagno troppo basso, causando non linearità o grandi effetti di segnale.

Inoltre, il livello del segnale di stimolo necessario può cambiare con la frequenza. In genere, è necessario un livello di segnale più alto alle basse frequenze e un livello di segnale più basso alle alte frequenze.

Per i segnali del circuito di controllo con una tensione misurata in millivolt e una frequenza nell'intervallo dei kilohertz, le sonde devono avere un basso rumore di fondo adatto a supportare un'elevata sensibilità e un basso rapporto segnale/rumore.

L'impedenza nella direzione in avanti dell'anello deve essere molto più grande di quella nella direzione di ritorno, per non modificare il comportamento del circuito

La nostra soluzione di test per l'analisi dell'anello di controllo

Le 4 famiglie di oscilloscopi Rohde & Schwarz offrono tutte caratteristiche, funzioni e prestazioni che li rendono ideali per l'analisi della risposta in frequenza per l'elettronica di potenza: R&S®MXO4, R&S®RTB2000, R&S®RTM3000e R&S®RTA4000.

Il modello R&S®MXO4 offre una risoluzione di 4,5 milioni di acquisizioni al secondo, leader di mercato, fornita dal convertitore analogico-digitale a 12 bit, e una sensibilità di trigger a divisione verticale di 0,00001, basata sull'esclusivo trigger digitale R&S, ora disponibile anche negli strumenti di classe media.

Tutte e tre le famiglie di oscilloscopi RTx sono dotate di un touchscreen capacitivo da 10,1" con risoluzione 1280 × 800, un convertitore AD a 10 bit, un tempo di avvio di 10 s, 16 canali digitali (opzionali) e un'ampia gamma di strumenti opzionali, come analizzatori logici, di spettro e di protocollo, generatori di forme d'onda arbitrarie e pattern e un voltmetro digitale.

L'opzione R&S®RTx-K36per uno qualsiasi di questi oscilloscopi fornisce l'analisi del diagramma di Bode; il generatore di segnali interno all'oscilloscopio fornisce il segnale di stimolo (da 10 Hz a 25 MHz). Per tutti questi oscilloscopi sono disponibili sonde a bassa attenuazione.

Prodotti

R&S®MXO 4

Next generation oscilloscope for accelerated insight

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Vantaggi della nostra soluzione di test di analisi

Non è necessaria una sorgente di segnale esterna; il generatore di forme d'onda integrato nell'oscilloscopio fornisce il segnale di stimolo (da 10 Hz a 25 MHz).

L'esecuzione dell'analisi per studiare la stabilità è semplice e diretta, basta osservare il di diagramma di Bode. L'oscilloscopio esegue tutte le modifiche dei parametri necessarie (con l'opzione K36). È sufficiente ruotare la manopola dell'oscilloscopio per regolare la frequenza del segnale di stimolo e osservare direttamente sullo schermo dell'oscilloscopio come ciò influisce sul margine di guadagno e sul margine di fase.

Una procedura di misura rigorosa, soprattutto perché il livello ottimale del segnale di stimolo può cambiare con la frequenza. Utilizzate la profilazione dell'ampiezza per adattare in modo ottimale il livello del segnale alla frequenza data. Sono supportati fino a 16 passi nel livello del segnale.

Sonde idealiper tutti gli oscilloscopi supportati

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