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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N'utilisez plus qu'une seule configuration de test

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Un diagramme de Bode typique affiche les valeurs de la phase et du gain en fonction de la fréquence et calcule les marges du gain et de la phase.

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Tracé du taux de réjection en fonction de la fréquence typique d'un convertisseur DC-DC.

Les équipes de conception de l'alimentation doivent s'assurer que leurs circuits en boucle fermée fonctionnent dans une zone stable lorsque les conditions de charge varient. Pour mesurer la réponse en fréquence d'un système d'alimentation, il faut injecter un signal aux caractéristiques validées dans la boucle de rétroaction. Cette mesure s'effectue à l'aide de l'option générateur de fonctions arbitraires des séries 5/6 qui permet de générer des signaux sinusoïdaux sur une plage de fréquences spécifiée. Il est également possible d'utiliser un générateur externe. Les générateurs de fonctions AFG31000 sont aussi pris en charge. Le stimulus du générateur de signaux arbitraires est injecté à l'aide d'une résistance d'injection faible (5 à 10 Ω) dans la boucle de rétroaction afin qu'il ne charge pas la conception.

Un transformateur d'injection avec une réponse plate sur une large bande est connecté à la résistance d'injection et isole la source du signal de terre de l'alimentation. La plage de fréquence du transformateur d'injection Picotest J2101A s'étend entre 10 Hz et 45 MHz. Ce dernier fonctionne bien avec l'option générateur de fonctions des MSO séries 5/6. Les sondes passives à capacité et atténuation faibles telles que la sonde TPP0502 sont recommandées pour effectuer des mesures de tension LDO. Elles permettent de faire des mesures avec une sensibilité verticale de 500 µV/div sur le MSO de la série 6 et de 1 mV/div sur le MSO de la série 5.

Améliorez la visibilité avec votre logiciel

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Pour que la configuration de plusieurs configurations de test soit moins complexe, Tektronix a créé un logiciel de mesure de boucle de contrôle et de taux de réjection de l'alimentation (PSRR) qui s'exécute sur l'oscilloscope utilisé pour effectuer les mesures d'alimentation automatiques. Cette solution simplifiée permet aux équipes de conception de créer, de vérifier, de valider et de tester leurs conceptions rapidement et de manière efficace. Elle facilite l'utilisation et accélère la mise sur le marché.

La fonction FRA du logiciel d'analyse d'alimentation de l'oscilloscope permet d'effectuer ce test automatiquement, et donc de réduire grandement le risque d'erreur humaine, de garantir la répétabilité et aussi d'aider les concepteurs avec une solution basée sur un oscilloscope capable de répondre à la plupart de leurs besoins en matière de mesure.

Que comprend le système PowerSol2 ?

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  1. Oscilloscope MSO série 5 / Oscilloscope MSO série 6 - Oscilloscope haute résolution (12 bits) avec générateur de fonctions intégré.
  2. Logiciel 5/6-PWR – Mesures d'alimentation automatisées, précises et répétables pour la réponse des boucles de contrôle (diagramme de BODE), mesures de la marge du gain et de la phase, mesures de taux de réjection de l'alimentation (PSRR) et d'impédance.
  3. Deux sondes Tektronix à usage général et bande passante élevée TPP0502 – qui affichent des spécifications de pointe jamais encore atteintes par des produits de cette catégorie. Avec les sondes TPP0502 qui sont parfaitement adaptées aux mesures FRA (analyse de la réponse en fréquence). Avec leur faible capacité d'entrée, ces sondes allègent la charge sur le circuit. Cette dernière est susceptible de nuire à la précision des mesures puisque nous travaillons avec des tensions très faibles. Nous sommes en droit d'espérer des mesures plus précises puisque les sondes recommandées n'endommagent pas le signal, ce qui pourrait affecter grandement les résultats.
  4. Accessoires Picotest recommandés : pour les mesures de diagramme de Bode, nous recommandons d'utiliser les sondes J2100A (1 Hz à 5 MHz) ou J2101A (10 Hz à 45 MHz) selon vos besoins en matière de bande passante. Pour les mesures de taux de réjection de l'alimentation (PSRR), nous recommandons l'utilisation de la sonde J2120A.