1、開關電源閉環系統開關電源閉環系統開關電源的潛在風險開關電源的潛在風險 開關電源的穩定性會遭到輸入電源，輸出負載，和溫度的影響。其他會影響系統穩定性的各種要素如：元件在長期任務后公差變大，不當的輸入濾波器，輸出負載電容，開關的雜訊也會影響系統穩定性。 對于開關電源設計工程師來說，最為難的莫過于在線路設計完成，投入消費并把貨交到客戶手上之后，發現他設計的開關電源，是不穩定的。呵斥必需回收大量曾經商品化的產品例如復印機。 假設用幾小時去做反響回路波特圖分析。提早作分析可以防止潛在的將產品從市場上回收和設計變卦的危險。落實電源穩定性分析落實電源穩定性分析 研發，設計，和品保工程師必需測定閉回路增益裕量

2、度和相位裕量度，以掌握開關電源(SMPS)、不延續電源UPS等產品其的控制回路的穩定度。 反響系統的設計影響到很多參數，如調整率，穩定度，及瞬態呼應等。開關電源穩定性驗證,必需包含輸出電壓電流在不同的負載件下仍能符合兩項原那么的要求。反響回路穩定性分析方法反響回路穩定性分析方法時域分析：跳載階躍，load switching，瞬時加減載察看暫態呼應注入方波，注入方波信號察看輸出波形試誤trial-and-error頻域分析：仿真Spice，以計算機模擬出波特圖察看增益相位余量頻響分析FRA,是以掃頻信號方式真實量測環路中的增益相位余量及波特圖分析波特圖波特圖 開關電源閉環系統由于它的增益頻響曲

3、線只發生一個轉機點，分析上比較不是那么困難，以波特圖方法是對環路增益和相位余裕計算和顯示的既簡單又有效的分析方法。 總的來說，增益呼應曲線在穿過0dB時應以20dB/Decade的斜率下降。在低頻段由高增益或是藉由曲線斜率20dB/Decade會讓系統有比較好的負載調整率和線調整率。 大多數情況下工程師以檢查反響系統在閉回路增益為0dB無增益的情況下相位裕量(Phase Margin)能否大于45度。另外在相位接近于零度時閉回路增益裕量(Gain Margin)能否大于-20dB。假設核實符合此二條件，那么此反響回路會得到穩定的呼應。閉環路頻響分析法閉環路頻響分析法 的相位裕量80時系統上升時

4、間長，動態性能差。 假設在轉機頻點Fc之后，雖然增益不為零但相位裕量缺乏，在穩定負載時不會發現問題，但是在大的跳載時會發現嚴重的震蕩或是阻尼缺乏。 讓系統穩定的捷徑是把環路增益降低。但是這樣會導致很糟糕的動態呼應。 相位裕量在轉機頻點Fc和頻點以下的頻段都應堅持大于45。 大的帶寬代表更快的瞬態呼應，大的相位余度代表瞬變過程的過沖更小。仿真仿真SPICE與實踐與實踐ACTUAL 穩定度仿真是透過計算預測增益裕量和相位裕量，在實踐對一個UPS的部分開關電源，輸出DC40V的電池充電回路，做仿真與實測比較后，結果如下：仿真：相位裕量度65 增益裕量-15dB實踐：相位裕量度88 增益裕量-33dB

5、估計與實測波德圖比較估計與實測波德圖比較CAP SPEC ESR 7.5CAP REAL ESR 0.3CAP SPEC ESR 45。針對控制到輸出增益發生零點的頻率附近，在補償網路內參與極點，以使增益曲線堅持所希望的斜率。假設由于在補償網路加了零點而呵斥低頻增益過低而無法得到好的直流調整率， 那么在低頻處參與一對零點與極點，以加強增益。閉環評量的范例閉環評量的范例閉環評量的測試條件閉環評量的測試條件源最低電壓源正常電壓源最高電壓滿載半載空載滿載半載空載滿載半載空載常溫 123456789高溫101112131415161718低溫192021222324252627注：表格內1、2、是指相

6、對編號的波特圖量測增益裕量和相位裕量量測增益裕量和相位裕量 實踐量測以注入一干擾信號(error signal)到反響回路的輸入，再以兩個量測通道作頻響分析 (Frequency Response Analyzer) 增益裕量和相位裕量。 PSM2200/1700 采用 DFT (Discrete Fourier Transform) 技術將雜訊所遮蓋微小并的注入訊號分別出來進展分析。 藉由顯示增益和相位，波德圖bode plot graph或是各頻點的增益和相位列表。PSM2200/1700 直接提供工程師開關電源閉回路增益裕量度和相位裕量度數據與圖表。 工程師在修正正補償電路之后再執行掃頻

7、察看修正的效果。組建量測系統組建量測系統接線設置接線設置多組輸出的量測多組輸出的量測 兩組電源輸出時，整個電源回路增益特性= GAIN1 + GAIN2 - 2*GAIN2 1 - GAIN1*GAIN2。因需求具備同時量測四個通道得功能，并沒有人采用此技術。 測試多組輸出多組控制回路電源的做法通常是針對各個獨立的回路個別測試， 確認每個獨立的各組回路的穩定性。 以一個雙輸出+ 5V及+12V電源為例，在量測個別的回路時要將另一組回路中斷。如要測試+ 5V 回路，那么將+12V 輸出的反響檢出點斷開，以另外一個+12V 電源替代。這樣，+12V回路就不能構成。 以同樣的方式與步驟走去測試+12

8、V回路。假設+ 5V及+12V兩回路都做過穩定度的個別檢驗而且都是穩定的。那么，此電源的整體控制回路的穩定度是符合要求的。PSM2200/1700波德圖波德圖100Hz10kHz1kHzGain 0dB489HzPhase 0 Phase Margin 65.13 Gain Margin -30dB100kHzOUTPUT=Set 300mV (Vpk, No Loaded), the inject signal is 11.9mV (after injection transformer)8kHzPSM2200/1700波德圖波德圖100Hz10kHz1kHzGain 0dB318HzPhase 0 Phase Marg