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.
