Control Loop Analysis

Power supply design engineers need to ensure the stability of the closed loop response system of their Power supply designs to ensure the designs have sufficient margins to handle different load conditions before the feedback loop reaches the unstable state.

Designers need to change the connection of their setup from one test equipment to other and this is innovatively addressed by the Tektronix MSO5/6 series oscilloscope with built-in AFG and FRA suite in the 5/6-PWR Automated Power measurement and Analysis software. The Control Loop Analysis Kit combines powerful software and hardware that enables the most accurate characterization and optimizes your Power Supply designs.

Characterize:

  • Stability of the closed loop circuit with the measurement of Control Loop Response (BODE plot) with Gain Margin and Phase Margin measurements.
  • The performance of AC-DC and DC-DC converters with Power Supply Rejection Ration (PSRR) measurement.

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FRA-KIT

Beseitigen Sie die Notwendigkeit mehrerer Testaufbauten

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Typische BODE-Diagramme zeichnen Phasen- und Verstärkungswerte für eine Frequenz auf und berechnen den Phasenrand (Phase Margin, PM) und die Amplitudenreserve (Gain Margin, GM).

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Typisches Spannungsdurchgriff-/Frequenzdiagramm eines DC-DC-Wandlers.

Netzteilentwickler müssen sicherstellen, dass der geschlossene Regelkreis in einer stabilen Umgebung unter verschiedenen Lastbedingungen betrieben wird. Wenn der Frequenzgang eines Stromsystems gemessen werden soll, muss ein bekanntes Signal in die Rückkopplungsschleife eingebracht werden. Bei dieser Messung wird die Option für den Arbiträr-/Funktionsgenerator (AFG) der 5/6-Serie verwendet, um Sinussignale über einen bestimmten Frequenzbereich hinweg zu generieren. Es kann auch ein externer Generator verwendet werden, z. B. werden Funktionsgeneratoren der AFG31000-Serie von Tektronix unterstützt. Der Stimulus vom AFG wird unter Verwendung eines kleinen (5–10 Ω) Einspeisewiderstands in die Rückkopplungsschleife eingespeist, sodass das Design nicht belastet wird.

Ein Einspeisetransformator mit gleichmäßiger Ansprache über eine große Bandbreite hinweg wird an den Einspeisewiderstand angeschlossen und isoliert die Zwergsignalquelle von der Stromversorgung. Der Einspeisetransformator J2101A von Picotest verfügt über ein Spektrum von 10 Hz bis 45 MHz, das die Funktionsgeneratoroption der MSO der Serie 5/6 gut ergänzt. Passive Tastköpfe mit niedriger Kapazität und wenig Dämpfung, wie der TPP0502, werden für die LDO-Spannungsmessungen empfohlen. Diese ermöglichen Messungen mit einer Vertikalempfindlichkeit von 500 µV/div auf einem MSO der Serie 6 und 1 mV/div auf einem MSO der Reihe 5.

Sorgen Sie mit Ihrer Software für mehr Sichtbarkeit

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Um die Komplexität mehrerer Testaufbauten zu vereinfachen, hat Tektronix Software für Regelkreis- und PSRR-Messungen erstellt wurde, die auf demselben Oszilloskop ausgeführt werden kann, das für automatisierte Leistungsmessungen verwendet wird. Mit dieser vereinfachten Lösung können Designteams ihre Designs effektiv und schneller entwerfen, verifizieren, validieren und testen und auf diese Weise eine einfache Verwendung und eine schnellere Markteinführung gewährleisten.

Mit der FRA-Funktion der Analysesoftware für Oszilloskopleistung wird sichergestellt, dass Tests automatisch durchgeführt werden, sodass menschliche Fehler drastisch reduziert werden, die Wiederholbarkeit sichergestellt wird und Konstrukteure schließlich mit einer Oszilloskop-basierten Lösung dabei unterstützt werden, einen Großteil ihrer Messanforderungen zu erfüllen.

Was ist im PowerSol2-System enthalten?

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  1. MSO-Oszilloskop der Serie 5 / MSO-Oszilloskop der Serie 6 – Oszilloskop mit hoher Auflösung (12 Bit) und integriertem Funktionsgenerator.
  2. 5/6-PWR-Software – Automatisierte, genaue und wiederholbare Leistungsmessungen für die Regelkreisantwort (BODE-Diagramm); Berechnung der Verstärkung und des Phasenabstands, PSRR- und Impedanzmessung.
  3. Zwei TPP0502 – Tastköpfe von Tektronix für allgemeine Zwecke, mit hoher Bandbreite und in dieser Produktklasse bisher unerreichten technischen Daten. Mit den empfohlenen TPP0502-Tastköpfen, die sich hervorragend für FRA-Messungen eignen. Dank ihrer niedrigen Eingangskapazität reduzieren die Tastköpfe die Lasteinwirkung auf den Stromkreis, was die Messgenauigkeit beeinträchtigen kann, da es sich um sehr niedrige Spannungspegel handelt. Wir können eine bessere Messgenauigkeit erwarten, da die empfohlenen Tastköpfe die Signale nicht verändern, was sich immens auf die Ergebnisse auswirken könnte.
  4. Empfohlenes Picotest-Zubehör: Für Bode-Messtrends empfehlen wir je nach Bandbreitenbedarf den Picotest J2100A (1 Hz bis 5 MHz) oder J2101A (10 Hz bis 45 MHz). Für PSRR-Messungen empfehlen wir den Picotest J2120A für PSRR.