开关电源环路增益测试
用示波器测试电源环路稳定性的方法
用示波器测试电源环路稳定性的方法首先开关电源的环路补偿基础知识内容涉及广，需要的数理知识比较庞杂。
1、反馈控制系统开关电源是一种典型的反馈控制系统，其有响应速度和稳定性两个重要的指标。
响应速度就是当负载变化或者输入电压变化时，电源能迅速做出调整的速度。
因为开关电源的负载多数情况下都是数字IC，其电流会随着逻辑功能的变化而变化，比如FPGA在进行配置时，电流会增大一倍以上。
而开关电源的输入电压也会有一定程度的波动。
为了保证电源稳定输出，不产生跌落或者过冲，就要求电源必须迅速做出调整，使得最终输出的电压没有变化。
而电源的响应速度就决定了电源的调整速度。
由于电源加入了反馈系统，就可能发生震荡。
如果电源系统的参数没有设置好，就会产生震荡，结果就是电压上会被叠加一个固定频率的波动。
导致电源不稳定。
开关电源如下图所示：从开关电源的框图中可以看出，该系统是通过一个反馈电路，将最终输出的变化反馈给比例电路，经过比例电路的等比例衰减，输入到误差放大器中。
而后误差放大器通过比较该信号和内部参考信号的差异，来驱动后级脉宽调制器等一系列的输出环节，最终与干扰信号相互抵消，从而保证电源的稳定。
2、波特图幅度曲线的频率响应是电压增益改变与频率改变的关系,这种关系可以用波特图上一条以分贝(dB)来表示的电压增益比频率(Hz)曲线来描述.波特幅度图被绘成一种半对数曲线:x轴为采用对数刻度的频率(Hz),y轴则为采用线性刻度的电压增益(dB),波特图的另一半则是相位曲线(相移比频率),并被描述成以”度”来表示的相移比频率关系.波特相位曲线亦被绘成一种半对数曲线:x轴为采用对数刻度的频率(Hz),y轴为采用线性刻度的相移(度)。
很多同学容易把波特图看不明白，是因为用一个坐标系，把增益和相位画到一张图上，导致的认知错乱。
如下图，注意左边纵坐标是增益，单位是dB；右边的纵坐标是相位，单位是°。
横坐标是频率，是两个变量曲线共用的。
开关电源闭环反馈响应及测试
开关电源闭环反馈响应及测试开关电源依靠反馈控制环路来保证在不同的负载情况下得到所需的电压和电流。
反馈控制环路的设计影响到许多因素，包括电压调整、稳定性和瞬态响应。
当某个反馈控制环路在某个频率的环路增益为单位增益或更高且总的相位延迟等于360 时，反馈控制环路将会产生振荡。
稳定性通常用下面两个参数来衡量：相位裕量:当环路增益为单位增益时实际相位延迟与360 间的差值，以度为单位表示。
增益裕量:当总相位延迟为360 时，增益低于单位增益的量，以分贝为单位表示。
对多数闭环反馈控制系统，当环路增益大于0dB时，相位裕量都大于45 （小于315 ）。
当环路相位延迟达到360 时，增益裕量为-20dB或更低。
如果这些条件得到满足，控制环将具有接近最优的响应；它将是无条件稳定的，即不会阻尼过小也不会阻尼过大。
通过测量在远远超出控制环通常操作带宽的情况下控制环的频率响应，可以保证能够反映出所有可能的情况。
一个单输出开关电源的控制环增益和相位响应曲线。
测量是利用一个GP102增益相位分析仪（一种独立的用来评价控制环增益和相位裕量的仪器）进行的，然后输入到电子表软件中。
在这一例子中，从0dB增益交点到360 测量得到的相位裕量为82 （360 到278 ）。
从0dB增益交点到相位达到360 的增益裕量为-35dB。
把这些增益和相位裕量值与-20dB增益裕量和60 相位裕量的目标值相比较，可以肯定被测试电源的瞬态响应和调节是过阻尼的，也是不可接受的。
0dB交点对应的频率为160Hz，这导致控制环的响应太慢。
理想情况下，在1或2KHz处保持正的环增益是比较合适的，考虑到非常保守的增益和相位裕量，不必接近不稳定区即可改善控制环的动态特性。
当然需要对误差放大器补偿器件进行一些小的改动。
进行修改后，可以对控制环重新进行测试以保证其无条件稳定性。
通常可利用频率响应分析仪（FRA）或增益-相位分析仪进行这种测量。
这些仪器采用了离散傅里叶变换（DFT）技术，因为被测信号经常很小且被掩盖在噪声和电源开关台阶所产生的失真中。
电源环路测试原理
电源环路测试原理
电源环路测试是一种测量电子设备电源质量的方法。
测试原理基于电源环路的一个基本特性：当电源开启时，电路中的电流会产生磁场，而磁场则会引起电路中的电压变化。
这个变化可以测量并分析，以了解电源质量的稳定性和噪声水平。
电源环路测试通常包括两个步骤：首先，对电源的输出进行瞬态测试，以了解电流和电压的瞬时响应。
其次，对电源的稳态行为进行测试，以了解长期运行时电源的稳定性。
在进行电源环路测试时，需要使用一些专用的测试仪器，例如示波器、信号分析仪和功率计等。
同时，还需要注意测试环境的干扰因素，例如电磁干扰和温度变化等，以保证测试结果的准确性和可靠性。
总之，电源环路测试是一种非常重要的测试方法，可以帮助工程师评估电子设备的电源质量和稳定性，从而提高设备的性能和可靠性。
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开关电源环路测试标准
开关电源环路测试标准主要包括以下几个方面：
相位裕度：相位裕度是评估系统稳定性的重要指标。
在开关电源设计中，相位裕度有两个相互独立的作用，一是可以阻尼变换器在负载阶跃变化时的动态过程，二是当元器件参数发生变化时，仍然可以保证系统稳定。
工程中认为在室温和标准输入、正常负载条件下，环路的相位裕度要求大于45°。
在各种参数变化和误差情况下，这个相位裕度足以确保系统稳定。
如果负载变化或者输入电压范围变化非常大，考虑在所有负载和输入电压下环路和相位裕度应大于30°。
穿越频率：穿越频率是环路测试中非常重要的一个参数，它指的是相位为-30°时对应的频率。
穿越频率建议为开关频率的5%到20%，过高则不稳定，过低则响应速度过慢。
增益裕度：增益裕度是评估系统稳定性的另一个重要指标。
增益裕度的定义是系统开环增益的倒数与系统开环增益幅度的倒数之差。
增益裕度的要求通常为大于10dB。
环路增益：环路增益是评估系统对干扰信号的抑制能力的重要指标。
在环路测试中，通常会向反馈回路中注入一个个单一频率的正弦波序列信号，然后根据电源系统的输出情况来判断其对各个频率干扰的调整能力。
环路增益越高，说明电源系统对该频段的抗干扰能力越强。
综上所述，开关电源环路测试标准主要包括相位裕度、穿越频率、增益裕度和环路增益等几个方面。
这些标准的设定是为了确保开关电源系统的稳定性和抗干扰能力，从而提高电源的整体性能和可靠性。
开关电源测试项目
计算公式为100% ×（U-Uo）/ Uo
3开关电源设计软件、源效应：在标称输出负载条件百分比。计算公开关电源用晶体管式为100% × ΔU / Uo
4、负载效应：在标称输入电压条件下，调节输出负载，测量开关电源 调压输出电压嘚变化量与输出电压标称值嘚百分比。计算公式为100% × ΔU / Uo
白盒测试涉及产品嘚内开关电源原理图部结构，黑盒测试项目一般包括基本电参数测试、电气强度测试、EMC测试、动态参数测试。
黑24v开关电源电路图盒测试项目说明如下：
1、EMC：浪涌、脉冲群、电压跌落、静电放电、高频幅射等。 2、输出电压精度：在标称输入电压和标称输出负载条件下，输出电压实测值U与输出电压标称值Uo之明纬开关电源差，同输出电压标称值嘚百分比。
17、输入电压范围：输入电压范围越大，开关电源适应性越强，开发难度越大。
18、系统环路测试：电源系统在各种情况下（输入从低端到高端、输出负载从零到满载）嘚带宽、初始增uc3842开关电源益、增益余量、相位余量 对于开关电源自动控制系统，带宽越大，对环境变化等嘚动态瞬态响应越开关电源检修迅速，但素当带宽大到一定程度（电源后级器件带宽嘚1/2附近）， 依照奈奎斯特采样定理，会开关电源谐波引起输出波形振荡，减小后级器件使用寿命，虽然此时测量电压大小可能依然正常。 初始增益越大电源开关坏了，输出精度越高； 增益余量、相位余量越大，系统越稳定。自激振荡嘚条件素自动控制系统反馈部功放开关电源分输入输出振幅相同（即增益为1）而且相位相差n×360° 如果引起自激振荡，开关电源自动开关电源图片控制系统就由负反馈稳压变成正反馈自激振荡，失去稳压作用。
开关电源环路稳定的试验方法
6.5 开关电源环路稳定的试验方法前面频率特性分析方法是以元器件小信号参数为基础，同时在线性范围内，似乎很准确。
但有时很难做到，例如电解电容ESR 不准确且随温度和频率变化；电感磁芯磁导率不是常数，还有由于分布参数或工艺限制，电路存在分布参数等等，使得分析结果不可能完全吻合，有时甚至相差甚远。
分析方法只是作为实际调试的参考和指导。
因此，在有条件的情况下，直接通过测量运算放大器以外的环路的频率响应，根据6.4节的理论分析，利用测得的频率特性选择Venable 误差放大器类型，对环路补偿，并通过试验检查补偿结果，应当说这是最直接和最可靠设计方法。
采用这个方法，你可以在一个星期之内将你的电源闭环调好。
前提条件是你应当有一台网络分析仪。
6.5.1 如何开环测试响应桥式、半桥、推挽、正激以及Buck 变换器都有一个LC 滤波电路，输出功率电路对系统性能影响最大。
为了讨论方便，以图6.31为例来说明测试方法，重画为图 6.48(a)。
电路参数为：输入电压115V ，输出电压为5V ，如前所述，滤波电感和电容分别为L =15μH ，C =2600μF ，PWM 控制器采用UC1524,它的锯齿波幅值为3V ，只用两路脉冲中的一路，最大占空比为0.5。
为了测量小信号频率特性，变换器必须工作在实际工作点：额定输出电压、占空比和给定的负载电流。
从前面分析知道，如果把开关电源看着放大器，放大器的输入就是参考电压。
从反馈放大器电路拓扑来说，开关电源的闭环是一个以参考电压为输入的电压串联负反馈电路。
输入电源的变化和/或负载变化是外界对反馈控制环路的扰动信号。
取样电路是一个电阻网络的分压器，分压比就是反馈系数，一般是固定的（R2/(R1+R2)）。
参考电压（相应于放大器的输入电压）稳定不变，即变化量为零，输出电压也不变(5V)。
如上所述，所有三种误差放大器都有一个原点极点。
在低频闭环时，由于原点极点增益随频率减少而增高（即在反馈回路电容）在很低频率，有一个最大增益，由误差放大器开环增益决定。
环路测试结果分析及注意事项
环路测试结果分析及注意事项在ZDS3024电源测试定制版示波器上，我们颠覆性地免费标配了环路分析功能。
工程师可以通过示波器直接测试开关电源等闭环系统的伯德图，从而更加深入地了解系统稳定性。
那么我们该如何解读环路分析的测试结果呢？开关电源的稳定性关系到整个应用系统的可靠性，利用伯德图可以看出在不同频率下系统增益的大小和相位，因此通过伯德图分析环路特性已经成为评估开关电源是否可靠的重要手段。
在研发期间，环路分析可以提供直观的数据对比，从而帮助工程师快速判断系统优化方向，验证设计思路。
下面我们从几个方面来简述环路测试结果的分析及其注意事项。
一、环路模型分析及核心指标解读稳定可靠的系统通常是闭环系统（带反馈），控制器根据系统的实际输出与理想输出的偏差来设计控制算法，力求输出值逼近设定值。
图1所示为反馈环路控制部分中的运放闭环增益模型，其传递函数为：图1 闭环增益模型模型分析1如果变换器中没有引入反馈控制环路（即图1中H(s)部分），此时输出随输入的变化而线性变化，没有稳压作用。
如果反馈环路设计的不好，环路就不能做出对负载的瞬态改变做出及时调整，那么输出电源瞬间的变化就可能会造成电源系统振荡，从而对下一级构成损坏。
模型分析2模型中放大器的开环增益G(s)会随着频率的增加而减小，同时也与放大器相位有关，因此可以通过分析G(s)H(s)的增益和相位来判断系统的稳定性。
比如：当G(s)H(s)=-1，此时分母为0，即增益是无穷大的。
那么任意小的输入扰动都能引起输出的无穷大，这样势必会导致输出振荡。
因此，我们可以通过环增益GH的频率特性来判断系统的稳定性，伯德图就是表示回路增益|GH|以及回路相位差∠GH的工具。
伯德图及相关参数如图2所示：图2 伯德图及相关参数伯德图有以下3个核心指标：●穿越频点：增益为0dB时对应的频率；●相位裕度：增益为0dB时对应的相位差；●增益裕度：相位为0°时对应的增益差。
由此可见，闭环系统的稳定性可以通过伯德图中的相位裕度，增益裕度，穿越频点来衡量。
开关电源环路测试方法及测试条件Loop Gain测试说明
AC Volts Out：交流輸出訊號電壓，一般設定值為”1”。(**Remark 2)
DC Volts Out：直流輸出訊號電壓，一般設定值為”0”。(**Remark 3)
Waveform：輸出訊號波形，一般設定為正弦波。
Input：輸入訊號電壓，測試的電阻處兩端的電壓，如原先設定值”AC<55V”即可。
Intergration：量測時的速度，”Medium”即可。
Intergration Cycles：改變上列量測速度時，循環的週期。
Delay Time：改變量測速度時，延遲的時間。
**Remark 2：
以測試的範例樣品”SLS0335A19A57LF”而言，AC Volts Out的設定值”1”為內建標準值，小於”1”，在低頻處會不穩；而大於”1”在高頻處的Phase Margin會比標準值”1”的Phase Margin降約”5~10”dB。
7.產生波德圖。如下
8.可在指令列View => Add Slide Bar，出現一條黃色線，藉由左右移動，來看出各點所在位置的頻率(Gain值為0時，此時為Cross Frequency)、相位值(Phase)、增益值(Gain)。(**Remark 4)
**Remark 4：
以一般穩定的系統而言，在Cross Frequency時，此時的Phase Margin應大於Gain Margin，最好是大於45dB以上，此系統才是穩定的系統。
4.設定主要的測試環境條件。Actions => Analyzer Control Menu
Start Frequency：開始的頻率，初始的觀察點。
开关电源环路增益相位裕量测量与稳定性分析
开关电源环路增益相位裕量测量与稳定性分析摘要：本文从小信号的角度来看通过对反馈环路注入一扰动信号对整个产品造成的影响，来衡量产品的稳定性，再利用环路分析仪检测环路做定量的分析，其结果以便于日后工作的改进，从而提高产品的可靠性。
关键词：反馈环路、带宽、相位裕量、增益裕量、稳定性、PSM1700、过零点title: a mearurement of swtich power supply based on FRAABSTRACT:THIS article describes the affection to the whole product, which is because of injecting a perturbation signal into feedback loop,to evaluate the stability, then by the use the frequency response analyzer equepiment gets an accurate result ,and the result is used for improvement ,as well as improve the products' reliablity.keywords:feedback loop bandwidth phase margin gain margin stablity随着电子，自控，航天，通讯，医疗器械等技术不断向深度和广度的发展，势必要求为其供电的电源要有更高的稳定性，即不仅要有好的线性调节率、负载调节率还要有快速的动态负载响应。
而这些因素都和控制环路有关，控制环路一般工作在负反馈状态，称之为电压负反馈。
如果变换器中没有用到反馈控制环路（即下图1中H部分），其传递函数一般为其中G为输入滤波、功率变换、整流滤波部分等因数的乘积（因为其为级联的形式，所以本文中以总的乘积因子G来表示），可以看出输出随着输入的变化而成线性的变化，但是由于整流、滤波网络在整个时域的非线性，实际上这种变化应该是近似于线性，所以当输入电压改变的时候并不能很好的起到稳压的作用；如果反馈环路设计的不好，对于负载的瞬态改变，环路不能做出及时恰当的调整，那么输出电压瞬间会偏高或者偏低，甚至有可能造成电源系统的振荡，对下一级构成损坏。
DC-DC电源环路测试详解
电源环路测试目录1引言 (1)2电源环路测试介绍 (1)2.1波特图 (1)2.2环路增益 (2)2.3注入点 (2)2.4环路注入 (3)3电源环路分析仪测试 (4)3.1 PSM1700介绍 (4)3.2面板介绍 (5)4测试环境搭建 (8)5测试执行 (9)6注意事项 (11)1引言开关电源系统所有性能表现的中心是反馈控制系统。
反馈控制系统时刻调整着能量转换，保持电源系统的输出电压保持恒定，以满足负载所要求的功率变化。
电源环路分析仪可以很好的测出开路传递函数，测试结果以波特图形式呈现。
2电源环路测试介绍2.1波特图对于开关电源的反馈环路性能，要进行的测试项如下：1.幅频响应曲线，下图中黑线；2.相频响应曲线，下图中红线；3.穿越频率(Crossover frequency)：幅频曲线穿越0dB处的频率点，下图中为6.5kHz；4.相位裕量(Phase margin)：相频曲线在穿越频率处的相位和-180度之间的相位差，下图中为92°；(相位裕量表示电源系统保持稳定条件下所能承受的最大最大相位扰动，相位裕量越大，系统越稳定，但同时时间响应速度减慢，因此必须要有一个比较合适的相位裕量。
)5.增益裕量(Gain margin)：幅频曲线在相频曲线达到-180度的频率处对应的增益，下图中为67dB。
增益裕量表示控制系统保持稳定条件下所能承受的最大增益扰动。
波特图我们只需要把环路断开就可以得到环路增益。
下图展示了如何在反馈系统中断开环路，理论计算时你可以从任何地方断开环路，不过我们通常选择在输出和反馈之间把环路断开。
断开环路后，我们在断点处注入一个测试信号i，i经过环路一周后到达输出得到信号y，y 和i的数学关系式就是我们要求的环路增益。
断开环路示意图2.3注入点注入点如何选择？现实中反馈环路往往起到了稳定电路静态工作点的作用，所以我们不能简单的断开环路去测环路增益。
反馈环断开后，电路因为输入失调等原因，输出会直接饱和，这种情况下无法进行任何有意义的测量。
环路测试结果分析及注意事项.pdf
环路测试结果分析及注意事项在ZDS3024电源测试定制版示波器上，我们颠覆性地免费标配了环路分析功能。
工程师可以通过示波器直接测试开关电源等闭环系统的伯德图，从而更加深入地了解系统稳定性。
那么我们该如何解读环路分析的测试结果呢？开关电源的稳定性关系到整个应用系统的可靠性，利用伯德图可以看出在不同频率下系统增益的大小和相位，因此通过伯德图分析环路特性已经成为评估开关电源是否可靠的重要手段。
在研发期间，环路分析可以提供直观的数据对比，从而帮助工程师快速判断系统优化方向，验证设计思路。
下面我们从几个方面来简述环路测试结果的分析及其注意事项。
一、环路模型分析及核心指标解读稳定可靠的系统通常是闭环系统（带反馈），控制器根据系统的实际输出与理想输出的偏差来设计控制算法，力求输出值逼近设定值。
图1所示为反馈环路控制部分中的运放闭环增益模型，其传递函数为：图1 闭环增益模型模型分析1如果变换器中没有引入反馈控制环路（即图1中H(s)部分），此时输出随输入的变化而线性变化，没有稳压作用。
如果反馈环路设计的不好，环路就不能做出对负载的瞬态改变做出及时调整，那么输出电源瞬间的变化就可能会造成电源系统振荡，从而对下一级构成损坏。
模型分析2模型中放大器的开环增益G(s)会随着频率的增加而减小，同时也与放大器相位有关，因此可以通过分析G(s)H(s)的增益和相位来判断系统的稳定性。
比如：当G(s)H(s)=-1，此时分母为0，即增益是无穷大的。
那么任意小的输入扰动都能引起输出的无穷大，这样势必会导致输出振荡。
因此，我们可以通过环增益GH的频率特性来判断系统的稳定性，伯德图就是表示回路增益|GH|以及回路相位差∠GH的工具。
伯德图及相关参数如图2所示：图2 伯德图及相关参数伯德图有以下3个核心指标：●穿越频点：增益为0dB时对应的频率；●相位裕度：增益为0dB时对应的相位差；●增益裕度：相位为0°时对应的增益差。
由此可见，闭环系统的稳定性可以通过伯德图中的相位裕度，增益裕度，穿越频点来衡量。
电源环路响应测试方案
电源环路响应测试方案一、引言电源环路响应测试是对电源的质量和稳定性进行评估的重要手段。
通过对电源在不同负载条件下的响应特性进行测试，可以判断电源的输出稳定性、瞬态响应能力和负载适应性等关键指标。
本文将介绍一种电源环路响应测试方案，旨在帮助读者了解该测试方法的原理和步骤。
二、测试原理电源环路响应测试是通过在电源输出端施加短时间的负载变化，观察电源的输出响应过程来评估电源性能的一种方法。
该测试方法一般包括以下几个关键步骤：1. 设定电源的工作状态和负载条件；2. 施加负载变化信号；3. 观察电源输出信号的瞬态响应过程；4. 分析并评估电源的响应性能。
三、测试步骤1. 设定电源的工作状态和负载条件在进行电源环路响应测试前，需要首先确定电源的工作状态和负载条件。
一般来说，电源的工作状态包括输出电压和输出电流的设定值，负载条件包括负载电流的变化范围和变化速率等。
根据具体的测试要求，可以将电源设置为恒定电流、恒定电压或恒定功率等工作状态。
2. 施加负载变化信号在电源工作状态和负载条件确定后，需要通过外部信号源施加负载变化信号。
一般来说，可以通过改变负载电阻或者使用开关电路来实现负载的变化。
负载变化信号可以是阶跃信号、脉冲信号或者任意波形信号，具体选择可以根据测试要求决定。
3. 观察电源输出信号的瞬态响应过程在施加负载变化信号后，需要观察电源输出信号的瞬态响应过程。
可以通过示波器或者数据采集系统等设备来实时监测电源输出信号的变化。
关键观察指标包括瞬态响应时间、过渡过程的波形特征等。
4. 分析并评估电源的响应性能根据观察到的电源输出信号的瞬态响应过程，可以进行进一步的分析和评估。
通过计算瞬态响应时间、峰值偏差、稳定性等参数，可以得出电源的响应性能评估结果。
同时，可以对测试结果进行统计和比较，以便更全面地了解电源的性能。
四、注意事项1. 在进行电源环路响应测试时，需要确保测试设备的准确性和可靠性。
尽量选择高精度的示波器或数据采集系统，并校准好相关设备。
开关电源测试要点与环路响应测试方案（21世纪电源网）
开关电源测试要点与环路响应测试方案（21世纪电源网）Q:示波器一般的选取规则是什么？A: 选择示波器最重要的是选择示波器带宽，带宽选择公式为大于待测信号最快上升时间的倒数。
比如说测量DC-DC MOSFET的VDS电压波形，如果DS电压上升时间（10%-90%）为3ns，那么示波器带宽就要选择330MHz以上。
选择好带宽后再根据自己的应用选择其他功能或菜蔬，比如触发能力，存储深度，波形捕获率，以及其他测试方案的提供等。
Q:如果要用示波器测试环路响应，需要购买除了示波器外的什么附件？比如说用于注入信号的变压器？A: 示波器要选配电源测量选件，另外还需要配环路测试专用的隔离变压器。
为了提高测试精度，最好再配两根1:1无源探头。
Q:请问示波器和一般的环路测试仪的区别是什么？A: 最大的区别是示波器利用率远大于专用的环路响应测试仪。
另外，一般示波器方案会比环路响应测试仪更加便宜。
两者在测试结果上非常类似Q:环路响应测试方案有哪些特点？A: 示波器环路响应测试方案有以下几个特点： 1，作为基于示波器的测试方案，设备利用率高，性价比高；2，示波器方案测量设置非常方便；3，环路响应关注的结果比如穿越频率，相位裕度，是否单极点穿越，增益裕度，增益衰减等都能通过测试得到Q:为保证电源在任何干扰下输出稳定我们将测试除误差放大器以外的开关电源的环路频率特性来判断闭环穿越频率放大器需要的增益以及需要补偿的相位以此选择误差放大器？A: 环路响应测试测量的是整个闭环系统的稳定性，当然也包括误差放大器；其测试结果可以让工程师直观的看到电源控制环路是否能满足设计需求（比如穿越频率是否过低，相位裕度是否足够等），并基于这种结果去调整开关电源的补偿设计。
Q:开关电源测试要点有哪些？A: 根据不同的测试项目有具体的测试要点，大体来说有以下几点： 1，带宽要满足测试需求； 2，采样率要满足带宽需求； 3，测量地线要足够短（比如纹波测试，Vds电压测试等） 4，测量电压纹波时最好用1:1探头以减少误差Q:示波器测试EMI，是否是通过把探头地和探针短路，绕成圈，测试傅里叶图谱A: 因为探头内部有很大的阻抗，并且探头前端比较不容易绕制成短路的圆圈，推荐用近场探头或者BNC线路制作。
开关电源测试步骤图文解说
开关电源测试步骤(图文解说)一、开关电源工作原理1、开关电源是一种高频开关式的能量变换电子电路，常作为设备的电源供应器，常见变换分类有：AC-DC、DC-DC、DC-AC 等。
2、开关电源原理框图(1) 市电进入电源后，首先经过是最前级的EMI 滤波电路部份，EMI 滤波的主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时还有减少开关电源本身对外界的电磁干扰。
实际上它是利电感和电容的特性，使频率为50Hz 左右的交流电可以顺利通过滤波器，而高于50Hz 以上的高频干扰杂波将被滤波器滤除。
(2) 经过EMI 滤波，所得到较为平整的正弦波交流电被送入前级整流电路进行整流，整流工作都由全桥式整流二极管来担任。
经过全桥式整流二级管整流后，电压全部变成正相电压。
不过此时得到的电压仍然存在较大的起伏，这就必须使用高压滤波电容进行初步稳压，将波形修正为起伏较小的波形。
(3) 把直流电转化为高频率的脉动直流电，这一步由控制电路来完成。
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
控制电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
(4) 把得到的脉动直流电，送到高频开关变压器进行降压。
再由二极管和滤波电容组成的低压滤波电路进行整流和滤波就得到了设备上使用的纯静的低压直流电。
3、开关电源特点：(1) 开关电源是一种非线性电源，体积和重量轻。
(2) 功率晶体管工作在开关状态，晶体管上的功耗小，转化效率高二、开关电源测试方法1、测试项目：环路增益、输出阻抗、输出纹波、开关噪声等2、环路增益测试：开关电源电路可以看作是一个简单的反馈控制系统一个负反馈回路，当GH=-1 的时候会产生自激(GH 称为开环增益)。
分解为:幅度条件：|GH|=1、相位条件：GH 的相位Φ=-180º开环特性是一个很重要的参数，表征反馈系统的稳定性。
通常用增益裕量和相位裕量来表示：增益裕量：Φ=-180º时，0-Gain(dB)相位裕量：Gain=0 时，Φ-(-180º)通常用波特图来表示在测试开环特性时，开关电源应工作在闭环状态，以保证系统状态的稳定。
示波器测试开关电源环路响应流程指导
测试结果（列表数据）：
点击屏幕右下角的“表格”测试结果会以列表形式显示， 点击任何一个频率点的数据示波器会弹出提示菜单，点击 “是”示波器会演示该频率点对应的注入电压与输出电压 实时波形。
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备注：测试结果分析
穿越频率（增益为0dB时）： 建议为开关频率的5%--20%
相位裕度（增益为0dB时）： 大于45°，建议45°-- 80°
7，全部设置完毕后，直接点击“应用”，环路响应测试即自动运行。
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测试结果（自动显示）：
测试结果左下角会自动显示如下结果： PM（相位裕度）：相位裕度 @ 穿越频率 @ 0 dB GM（增益裕度）：增益裕度 @ 对应频率 @ 0 度
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测试结果（手动调整）：
如果自动显示的结果不能满足测试需求，可以通过触摸屏 或者鼠标移动标注点（黄色三角符号）位置，在屏幕右下 角会显示每个标注点对应的 “增益. 相位差 @ 频率”
增益裕度（相位为0°时）： 小于 -10dB
增益衰减（增益@开关频率）：小于 -20dB
穿越斜率（0dB附近）：
单极点穿越（-10dB每十倍频）
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示波器环路响应测试流程
测试仪器准备：
3000T，4000X，6000X示波器一台 1:1无源探头*2_N2870A或10070D （配有电源测试选件）
1:1隔离变压器_PICOTEST J2101A BNC线缆一根，香蕉头转夹子线材两根
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测试原理图：
PICOTEST J2101A 隔离变压器
④ 来源（输入，输出）：左边更改为注入电阻下端的测试探头所在通道，右边更 改为注入电阻上端（输出电压）的测试探头所在通道；
⑤ WaveGen (振幅，阻抗)：设置注入电压大小（依实际应用），波形发生器输出 阻抗保持默认50ohm即可
开关电源测试—闭环
开关电源测试一、开关电源工作原理1、开关电源是一种高频开关式的能量变换电子电路，常作为设备的电源供应器，常见变换分类有：AC-DC、DC-DC、DC-AC等。
2、开关电源原理框图（1） 市电进入电源后，首先经过是最前级的EMI滤波电路部份，EMI滤波的主要作用是滤除外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时还有减少开关电源本身对外界的电磁干扰。
实际上它是利电感和电容的特性，使频率为50Hz左右的交流电可以顺利通过滤波器，而高于50Hz以上的高频干扰杂波将被滤波器滤除。
（2） 经过EMI滤波，所得到较为平整的正弦波交流电被送入前级整流电路进行整流，整流工作都由全桥式整流二极管来担任。
经过全桥式整流二级管整流后，电压全部变成正相电压。
不过此时得到的电压仍然存在较大的起伏，这就必须使用高压滤波电容进行初步稳压，将波形修正为起伏较小的波形。
（3） 把直流电转化为高频率的脉动直流电，这一步由控制电路来完成。
输出部分通过一定的电路反馈给控制电路，控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
控制电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
（4） 把得到的脉动直流电，送到高频开关变压器进行降压。
再由二极管和滤波电容组成的低压滤波电路进行整流和滤波就得到了设备上使用的纯静的低压直流电。
3、开关电源特点：（1） 开关电源是一种非线性电源，体积和重量轻。
（2） 功率晶体管工作在开关状态，晶体管上的功耗小，转化效率高。
二、开关电源测试方法1、测试项目：环路增益、输出阻抗、输出纹波、开关噪声等2、环路增益测试：开关电源电路可以看作是一个简单的反馈控制系统一个负反馈回路，闭环增益： ， ，当GH=-1的时候会产生自激(GH称为开环增益)。
分解为:幅度条件：|GH|=1、相位条件：GH的相位Φ=-180º开环特性是一个很重要的参数，表征反馈系统的稳定性。
通常用增益裕量和相位裕量来表示：增益裕量：Φ=-180º时，0-Gain(dB)相位裕量：Gain=0时，Φ-（-180º）通常用波特图来表示在测试开环特性时，开关电源应工作在闭环状态，以保证系统状态的稳定。
开关电源环路测试方法
开关电源环路测试方法开关电源环路测试是电子设备生产和维修中常用的一种测试方法。
它用于检测开关电源设计的稳定性和可靠性，以确保设备在正常工作状态下的高效性能。
本文将介绍开关电源环路测试的原理、流程和注意事项，以帮助读者更好地理解和应用这一测试方法。
一、测试原理开关电源环路测试是通过模拟开关电源工作状态，检测输出电压的响应速度和稳定性，以评估电源设计的性能。
测试过程中，通常通过负载器对开关电源进行调节，模拟实际使用的负载条件，然后记录并分析输出电压的波形和稳定性。
二、测试流程1. 准备工作：确保测试设备和测试仪器正常工作，检查开关电源和负载器的接线是否正确。
2. 设置负载条件：根据开关电源的设计要求，设置负载器的电流和电压，以模拟实际工作环境。
3. 开始测试：打开开关电源，记录初始状态下的输出电压和电流数值。
4. 调节负载器：逐渐调节负载器的电流和电压，观察并记录开关电源的响应情况。
5. 数据分析：将记录下来的数据进行整理和分析，观察输出电压的稳定性、响应速度以及负载变化时的变化情况。
6. 结果评估：根据测试结果评估开关电源的设计和性能，并对需要改进的方面提出建议。
三、注意事项1. 安全第一：测试过程中要注意安全操作，确保测试设备和测量仪器接地良好，避免电击等事故发生。
2. 仪器校准：在测试前要确保使用的测量仪器已经进行了校准，以减小测量误差。
3. 稳定等待：在每次调节负载器后，等待一段时间以确保开关电源稳定后进行数据记录和分析。
4. 数据记录：在测试过程中要仔细记录各个负载条件下的输出电压和电流数值，以备后续数据分析和结果评估使用。
5. 结果解释：在评估测试结果时，要考虑到设备的设计要求和实际工作环境，综合判断测试结果的合理性和可操作性。
通过开关电源环路测试，可以评估开关电源设计的稳定性和可靠性，为设备生产和维修提供有价值的参考依据。
在实际应用中，可以根据测试结果进行改进和优化，提高开关电源的性能和可靠性，从而提升整个设备的工作效率和可靠性。
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用E5061B测试开关电源的环路增益
本文就开关电源的基本原理，环路增益（业界也叫波特图）测试对仪表的要求，以及具体的测试示例做了简要的介绍。
首先让我们来看看开关电源的简单的工作原理。
上图是一个开关电源工作的基本框图。
交流输入电压在经过噪声滤波器，整流器/平滑电路和一个低通滤波器后转变为直流输出。
如何让输出电压保持恒定？需要引入一个反馈环路。
其中的一个关键部件是误差放大器，输出电压经过反馈网络后输入到运算放大器的反相端，与正相端的参考电压相比较。
如果输出电压过高，这个运算放大器的反相输入端电压将高于同相输入端电压，从而使运算放大器的输出为负，降低电源输出电压。
如果输出电压过低则有相反情况发生。
运算放大器两个输入端之间的差值被误差放大器放大后，用来改变脉冲宽度调制器的脉冲宽度。
开关转换器根据脉冲宽度调制器产生的脉冲宽度来改变开关电源的输出电压。
上图图说明具体的开关行为。
脉冲宽度调制器产生脉冲，其占空比随误差放大器的输出改变。
图的右边表示脉冲宽度调制器的输出，左边表示通过低通滤波器后的输出电压。
我们可以看到输出电压的幅度随脉冲占空比大小而改变。
开关电源就是通过这样的一个反馈环路实现稳定的电压输出。
目前业界对开关电源的测试更多的是测试它的带载能力以及输出的纹波。
也就是说更多的倾向于开关电源外特性的测试。
但是我们从上面可以看出，开关电源的环路更需要准确的评估。
环路是否稳定需要有量化的指标，比如大家所熟知的增益裕量和相位裕量就是衡量开关电源环路稳定的指标。
环路增益测量对仪器的要求
环路增益的测试需要用到矢量网络分析仪，下表给出了其对仪表的要求：
对仪器的要求
a.频率范围从10Hz至50Hz或更多
b.窄带宽
c.小的频率增量
d.对数扫频
e.增益和相位格式
f.光标功能：至少4个光标(每个余量2个光标)
或具有光标差值显示功能
g.小功率电平
h.具有高阻抗测试能力 E5061B（网络分析仪）
a.频率范围：5Hz至3GHz
b.中频带宽：1Hz至300kHz
c.测试点数: 2到1601点数频率分辨率：1mHz
d.扫频类型：对数扫频
e. 格式：对数幅度和相位
f. 光标：9个光标具有光标差值功能
g. 输出功率电平：-45dBm至20dBm
h. 1MΩ/50Ω内部可以切换
过去大家一般会用到4395A （10Hz-500MHz）去测试开关电源，由于4395A内部没有50欧/1兆欧的转换，需要外置41802A才能实现测试。
DC-DC转换器环路增益
对DC-DC转换器/开关模式电源来说，反馈环路分析法是评估它们控制环路电路稳定性的一项必要的测试方法。
让我们来练习如何测试环路特性。
反馈函数转移函数的测量, T/R = -Aβ。
基本的测试原理是：扫频信号源输出的信号注入到环路，下图中蓝色箭头所示。
网络仪内部的接收机R监测环路输入信号的大小，经过环路输出的信号进入网络仪内部的T接收机。
二者之比T/R即环路的增益。
也就是信号沿下图红色虚线所走的路径。
信号注入装置可以采用变压器电阻或者运算放大器的加法电路。
具体的测试连接如下图：
E5061B的LF输出端的输出扫频信号经过一个隔离变压器注入到环路里面，隔离变压器主要有两个作用，第一个作用是保护仪表。
可以避免环路的直流信号串入E5061B。
另一个作用是阻抗变换，实现匹配。
E5061B的LF端口的特性阻抗是50欧，所以在隔离变压器的次级串了个50欧的电阻R5。
需要注意的是：隔离变压器需要足够的带宽，而且在所测试的带宽范围内阻抗尽量保持在50欧左右。
另外，在测试过程中，开关电源的负载通常建议在空载，半载和满载的情况下分别测试环路增益。
DC-DC转换器环路增益, 步骤 (1)
如下图所示，把DUT与直流电源和E5061B相连
DC-DC转换器环路增益, 步骤 (2)
为方便操作，[*]表示E5061B面板上的硬功能键
(*)表示E5061B的软功能键
按如下步骤设置E5061B:
1.[Preset] (OK) 将仪表设到预置状态,
2.[Meas], (Measurement Port -> Gain-Phase), 选择测试的模式为增益，相位。
也就是大家熟
悉的波特图模式。
3.[Start], 100 Hz, [Stop] 1 MHz, 根据自己的需要设置测试的频率范围
4.[Sweep Setup], (Power), -10 dBm, (Return), (Sweep Type -> Log Freq), 设置E5061B的输
出功率，要注意不能设太高，否则会造成环路饱和。
同时设置横轴的扫描为对数扫描5.[Avg], (IFBW Auto -> ON), (IFBW Auto Limit), 100 Hz, 设置E5061B的接收机的中频带
宽。
6.[Display], (Num of Traces), 2, (Allocate Traces), x 2, 将显示分为上下两个图。
7．按[Trace next],激活 trace-1 ，按[Format],选（LogMag）, 按[Trace next],激活trace-2，按[Format],选(Phase)。
设置直流电源的输出电压为+5V(具体电压大小根据自己的开关电源来设定), 打开DUT
(注意增加输出电压时不要损坏DUT。
)
现在你可以在屏幕上看到类似上图的环路增益和相位响应。
按[Trace next]激活trace-1, 按[Marker search] (target), (Search Target)将搜索的目标值设到0dB, 这时可以看到光标会跳到如上图所示的0dB点，
现在你可以在曲线2上看到相位裕量为90度左右，这要远远高于一般的稳定准则值(>60度)。
通过这样的测试，我们可以对开关电源的内部环路特性做很好的评估。
研发工程师可以因而
改善开关电源的性能。
品管工程师可以对开关电源的性能做全方位的跟踪。