W praktyczny spos\u00f3b zostanie sprawdzona jako\u015b\u0107 wykonanej przetwornicy i p\u0119tli kompensuj\u0105cej pod wzgl\u0119dem jej odpowiedzi na wstrzykiwany sygna\u0142 zak\u0142\u00f3caj\u0105cy. Wprowadzane zak\u0142\u00f3cenie symuluje zmian\u0119 napi\u0119cia wyj\u015bciowego, b\u0119d\u0105cego skutkiem nag\u0142ych zmian obci\u0105\u017cenia, co ma miejsce podczas normalnej pracy uk\u0142adu.<\/p>\n\n\n\n
![\"Zdj\u0119cie](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-1.jpg\")
<\/a>Przygotowanie sprz\u0119tu<\/strong><\/h2>\n\n\n\nPrzedmiotem bada\u0144 b\u0119dzie przetwornica oparta na uk\u0142adzie LM5143, kt\u00f3ra pracuje z cz\u0119stotliwo\u015bci\u0105 2,1 MHz. Zaprojektowana na napi\u0119cie wyj\u015bciowe 3,3 V, a wej\u015bciowe 14 V. Na czas pomiar\u00f3w zostanie obci\u0105\u017cona rezystorami mocy, kt\u00f3re wymusz\u0105 pr\u0105d o wielko\u015bci 3,2 A (odzwierciedlaj\u0105c w ten spos\u00f3b \u015bredni pob\u00f3r mocy projektowanego urz\u0105dzenia).<\/p>\n\n\n\n
Bardzo dobr\u0105 praktyk\u0105 jest u\u017cywanie rezystancyjnego, pasywnego uk\u0142adu obci\u0105\u017caj\u0105cego nasz\u0105 przetwornic\u0119 podczas pomiar\u00f3w. Stosowanie aktywnych obci\u0105\u017ce\u0144 pracuj\u0105cych w trybie sta\u0142ego pr\u0105du (constant current) lub mocy (constant power) mo\u017ce spowodowa\u0107, \u017ce otrzymane wyniki b\u0119d\u0105 nieprawid\u0142owe, przek\u0142amane.<\/p>\n\n\n\n
Ze wzgl\u0119du na spos\u00f3b pracy takiego obci\u0105\u017cenia i jego w\u0142asn\u0105 p\u0119tl\u0119 sprz\u0119\u017cenia zwrotnego, wewn\u0119trzny uk\u0142ad elektronicznego obci\u0105\u017cenia b\u0119dzie na bie\u017c\u0105co korygowa\u0107 zmiany napi\u0119cia wyj\u015bciowego spowodowane dzia\u0142aniem p\u0119tli przetwornicy DC\/DC oraz wstrzykiwanego impulsu zak\u0142\u00f3caj\u0105cego, co bezpo\u015brednio przek\u0142ada\u0107 b\u0119dzie si\u0119 na wyniki pomiar\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n
Do przeprowadzenia badania b\u0119d\u0105 potrzebne:<\/p>\n\n\n\n
- BODE 100 (zestaw: Vector Network Analyzer + 2 sondy, kabel USB, zasilacz),<\/li>
- transformator separuj\u0105cy B-WIT 100 (wraz z kablem BNC-BNC),<\/li>
- BODE Analyzer Suite,<\/li>
- rezystor 10 Ohm,<\/li>
- obci\u0105\u017cenie rezystancyjne.<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Ta metoda pomiaru stabilno\u015bci wymaga modyfikacji p\u0119tli sprz\u0119\u017cenia zwrotnego (dzielnika rezystancyjnego) naszej przetwornicy, kt\u00f3ra polega na wprowadzeniu niewielkiej rezystancji w szereg sprz\u0119\u017cenia zwrotnego po stronie niskiej impedancji. Pos\u0142u\u017cy do tego wcze\u015bniej wspomniany rezystor 10 Ohm \u2013 na nim b\u0119dzie odk\u0142ada\u0142o si\u0119 napi\u0119cie sygna\u0142u wstrzykiwanego za pomoc\u0105 analizatora BODE 100 oraz transformatora separuj\u0105cego.<\/p>\n\n\n\n
![\"Elementy](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-2-4-1024x779.png\")
<\/a>Ryc. 2 Elementy p\u0119tli kompensuj\u0105cej oraz miejsce wprowadzenia rezystancji i wpi\u0119cia transformatora<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nKonfiguracja oprogramowania<\/strong><\/h2>\n\n\n\nJe\u015bli uk\u0142ad zosta\u0142 zmodyfikowany, mo\u017cna przyst\u0105pi\u0107 do uruchomienia \u015brodowiska Bode Analyzer Suite w trybie pomiaru wzmocnienia i fazy.<\/p>\n\n\n\n
![\"Ekran](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-3-6.png\")
<\/a>Ryc. 3 Ekran startowy aplikacji Bode Analyzer Suite<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nW zak\u0142adce Cursor<\/em><\/strong> nale\u017cy w\u0142\u0105czy\u0107 funkcj\u0119 obliczania marginesu stabilno\u015bci \u2013 to wygodne narz\u0119dzie, kt\u00f3re automatycznie odczyta z wykresu interesuj\u0105ce nas punkty.<\/p>\n\n\n\n![\"Aplikacja](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-4-3.png\")
<\/a>Ryc. 4 Aplikacja posiada wbudowan\u0105 funkcj\u0119 automatycznego odczytu punkt\u00f3w stabilno\u015bci<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nNast\u0119pnym krokiem jest konfiguracja parametr\u00f3w urz\u0105dzenia pomiarowego. Aby to zrobi\u0107, nale\u017cy wybra\u0107 funkcj\u0119 Transmission\/Gain<\/em><\/strong> i wskaza\u0107 odpowiedni dzielnik sond oraz wprowadzi\u0107 najni\u017csz\u0105 warto\u015b\u0107 Source level<\/em><\/strong> (-30 dBm).<\/p>\n\n\n\nJest to poziom sygna\u0142u, jaki zostanie poprzez transformator separuj\u0105cy wprowadzony do obwodu. Bezpiecznie jest zaczyna\u0107 od jak najmniejszych warto\u015bci, gdy\u017c zbyt du\u017ce mog\u0105 znacz\u0105co przesterowa\u0107 uk\u0142ad. Docelowy poziom zostanie ustalony w dalszej cz\u0119\u015bci podczas dostrajania.<\/p>\n\n\n\n
Receiver bandwidth<\/em><\/strong> warto ustawi\u0107 w okolicach 300..1000 Hz w przypadku pierwszych, konfiguracyjnych pomiar\u00f3w. P\u00f3\u017aniej, podczas docelowych test\u00f3w, pasmo warto zaw\u0119zi\u0107 \u2013 pozwoli to pozby\u0107 si\u0119 szum\u00f3w, ale znacznie wyd\u0142u\u017cy czas pomiaru.<\/p>\n\n\n\n![\"Okno](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-5-1.png\")
<\/a>Ryc. 5 Okno konfiguracji analizatora Bode 100<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPierwsze pomiary<\/strong><\/h2>\n\n\n\nPo wprowadzeniu w\u0142a\u015bciwych ustawie\u0144 mo\u017cna przej\u015b\u0107 do wykonania pierwszego pomiaru. Przed rozpocz\u0119ciem nale\u017cy pami\u0119ta\u0107, aby sondy umie\u015bci\u0107 jak najbli\u017cej wlutowanego rezystora 10 Ohm. W ten spos\u00f3b pomini\u0119te zostan\u0105 paso\u017cytnicze pojemno\u015bci oraz indukcyjno\u015bci po\u0142\u0105cze\u0144 transformatora, kt\u00f3re mog\u0105 wp\u0142ywa\u0107 na kszta\u0142t otrzymanego przebiegu w pa\u015bmie wy\u017cszych cz\u0119stotliwo\u015bci.<\/p>\n\n\n\n
![\"Sondy](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-6-888x1024.jpg\")
<\/a>Ryc. 6 Sondy pomiarowe umieszczone przy samym rezystorze dodatkowym 10 Ohm<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPrzetwornica kluczuje z cz\u0119stotliwo\u015bci\u0105 2,1 MHz, dlatego cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 ko\u0144cowa zosta\u0142a ograniczona do 1 MHz (Stop frequency<\/em><\/strong>). Badany uk\u0142ad nie b\u0119dzie w stanie odpowiedzie\u0107 szybciej ni\u017c z \u00bd cz\u0119stotliwo\u015bci kluczowania, a pozwoli to skr\u00f3ci\u0107 czas pojedynczego pomiaru. Start frequency<\/em><\/strong> mo\u017cna zwi\u0119kszy\u0107 do 100 Hz. Takie dwie zmiany powoduj\u0105 drastyczny spadek czasu trwania testu. Kiedy wszystko jest gotowe, mo\u017cna rozpocz\u0105\u0107 pomiar, klikaj\u0105c Start single measurement<\/em><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n![\"Przebieg](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-7-1-1024x545.png\")
<\/a>Ryc. 7 Przebieg pierwszego pomiaru<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nOtrzymany wykres zawiera bardzo du\u017co szum\u00f3w w pa\u015bmie niskich i wy\u017cszych cz\u0119stotliwo\u015bci. Jest to skutek zbyt ma\u0142ej warto\u015bci mocy sygna\u0142u zak\u0142\u00f3caj\u0105cego. W nast\u0119pnych krokach nale\u017cy przeprowadzi\u0107 dostrojenie parametr\u00f3w, aby pozby\u0107 si\u0119 szum\u00f3w z przebiegu.<\/p>\n\n\n\n
Wa\u017cnym elementem na tym etapie jest odczytanie cz\u0119stotliwo\u015bci odci\u0119cia (fC<\/sub>). Wyznacza si\u0119 j\u0105 z przebiegu w miejscu, w kt\u00f3rym wzmocnienie jest r\u00f3wne 0 dB. W tym przypadku jest to oko\u0142o 25 kHz, co wida\u0107 w tabelce nad przebiegiem przy kursorze pierwszym. Mo\u017cna r\u00f3wnie\u017c zaw\u0119zi\u0107 pomiar do 200 kHz (Stop frequency<\/em><\/strong>). Skr\u00f3ci to czas testu i w zupe\u0142no\u015bci wystarczy do odczytania wymaganych parametr\u00f3w.<\/p>\n\n\n\nDostrajanie<\/strong><\/h2>\n\n\n\nEtap dostrajania polega na zwi\u0119kszaniu poziomu sygna\u0142u (Source level<\/strong>) o 3 dBm przed ka\u017cdym kolejnym pomiarem i obserwacji wykresu, czy nie zaczyna si\u0119 przesuwa\u0107 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia (~25 kHz). Jej zmiana \u015bwiadczy\u0107 b\u0119dzie o przesterowaniu i zbyt du\u017cej mocy sygna\u0142u.<\/p>\n\n\n\n![\"Efekt](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-8-1-1024x545.png\")
<\/a>Ryc. 8 Efekt zbyt du\u017cej mocy sygna\u0142u zak\u0142\u00f3caj\u0105cego<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPrzy poziomie sygna\u0142u 0 dBm cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia przesun\u0119\u0142a si\u0119 do okolic 22 kHz. Nale\u017cy zatem zmniejszy\u0107 poziom sygna\u0142u, a\u017c uzyskany wynik b\u0119dzie zbli\u017cony do warto\u015bci sprzed przesterowania.<\/p>\n\n\n\n
![\"Wyznaczona](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-9-1-1024x544.png\")
<\/a>Ryc. 9 Wyznaczona maksymalna warto\u015b\u0107 sygna\u0142u zak\u0142\u00f3caj\u0105cego<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nDocelowym poziomem okazuje si\u0119 by\u0107 -4 dBm. Niestety, nadal wida\u0107 du\u017ce zaszumienie przy ni\u017cszych cz\u0119stotliwo\u015bciach. W takim przypadku nale\u017cy skorzysta\u0107 ze zmiennej warto\u015bci sygna\u0142u w funkcji cz\u0119stotliwo\u015bci. Powinni\u015bmy przesun\u0105\u0107 suwak Level<\/em><\/strong> z Constant<\/em><\/strong> na Variable<\/em><\/strong> i klikn\u0105\u0107 Shape level\u2026<\/em><\/strong>:<\/p>\n\n\n\n![\"Okno](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-10-2-1024x543.png\")
<\/a>Ryc. 10 Okno definiowania poziomu sygna\u0142u w funkcji cz\u0119stotliwo\u015bci<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nZwi\u0119kszenie poziomu sygna\u0142u w zakresie tych cz\u0119stotliwo\u015bci, w kt\u00f3rych wyst\u0119puj\u0105 du\u017ce szumy, znacznie polepszy jako\u015b\u0107 pomiar\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n
![\"Wynik](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-11-2-1024x543.png\")
<\/a>Ryc. 11 Wynik pomiaru z zmienn\u0105 warto\u015bci\u0105 poziomu sygna\u0142u w funkcji cz\u0119stotliwo\u015bci<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nKalibracja<\/strong><\/h2>\n\n\n\nOtrzymany przebieg prezentuje si\u0119 coraz lepiej. Na tym etapie mo\u017cna przej\u015b\u0107 do kalibracji analizatora. Wcze\u015bniejsze pr\u00f3by by\u0142yby pozbawione sensu ze wzgl\u0119du na spos\u00f3b dzia\u0142ania oprogramowania. Zmiana ustawie\u0144 analizatora lub poziomu sygna\u0142u skutkuje utrat\u0105 warto\u015bci kalibracyjnych.<\/p>\n\n\n\n
Przed wykonaniem docelowej kalibracji warto sprawdzi\u0107, jak kszta\u0142tuje si\u0119 t\u0142o pomiarowe. W tym celu nale\u017cy zewrze\u0107 obie sondy razem do jednego z wyj\u015b\u0107 transformatora i klikn\u0105\u0107 Start single measurement<\/em><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n![\"Wykres](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-12-1-1024x545.png\")
<\/a>Ryc. 12 Wykres pomiaru t\u0142a przed kalibracj\u0105<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPo wykonaniu pomiaru t\u0142a nale\u017cy wykona\u0107 kalibracj\u0119 docelow\u0105 w zakresie User-Range.<\/em><\/strong> Wa\u017cne jest, aby zewrze\u0107 sondy ze sob\u0105 tak, jak poprzednio. Po uko\u0144czonym procesie ikona kalibracji jest pod\u015bwietlona, co oznacza, \u017ce pomiary b\u0119d\u0105 korygowane o warto\u015bci kalibracyjne. Mo\u017cna wykona\u0107 jeszcze jeden pomiar t\u0142a w celu por\u00f3wnania.<\/p>\n\n\n\n![\"Wykres](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-13-1-1024x543.png\")
<\/a>Ryc. 13 Wykres pomiaru t\u0142a po kalibracji<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPomiar docelowy<\/strong><\/h2>\n\n\n\nW ten spos\u00f3b przygotowany sprz\u0119t mo\u017cemy u\u017cy\u0107 do wykonania finalnego pomiaru. Nale\u017cy zmniejszy\u0107 szeroko\u015b\u0107 pasma odbiornika do oko\u0142o 10..30 Hz (Receiver bandwidth<\/em><\/strong>). Pozwoli to uzyska\u0107 du\u017co mniej zaszumiony przebieg przy niskich cz\u0119stotliwo\u015bciach \u2013 ale niestety kosztem wyd\u0142u\u017conego czasu pomiaru.<\/p>\n\n\n\n![\"Finalny](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-14-1-1024x544.png\")
<\/a>Ryc. 14 Finalny wykres pomiaru stabilno\u015bci<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nWyniki pomiar\u00f3w widniej\u0105 w tabeli nad wykresem. Badana przetwornica w okre\u015blonych warunkach (VIN<\/sub>=14 V, IOUT<\/sub>=3,2 A) charakteryzuje si\u0119 nast\u0119puj\u0105cymi parametrami:<\/p>\n\n\n\n- cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia: ~25,5kHz,<\/li>
- margines wzmocnienia: ~11,8dB,<\/li>
- margines fazy: ~60,5\u00b0.<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Co mo\u017cna powiedzie\u0107 o takich wynikach? Marginesy fazy oraz wzmocnienia s\u0105 na zadowalaj\u0105cych poziomach<\/strong> (przyj\u0119te minima kszta\u0142tuj\u0105 si\u0119 w okolicach 6 dB dla marginesu wzmocnienia oraz 30\u00b0 dla marginesu fazy). Nie powinno by\u0107 \u017cadnych oscylacji podczas szybkich stan\u00f3w przej\u015bciowych (szybkich zmian obci\u0105\u017cenia\/skokowych zmian pr\u0105d\u00f3w wyj\u015bciowych). Natomiast cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia jest na do\u015b\u0107 niskim poziomie (por\u00f3wnuj\u0105c j\u0105 do cz\u0119stotliwo\u015bci kluczowania przetwornicy 2,1 MHz).<\/p>\n\n\n\nCo to mo\u017ce oznacza\u0107 w praktyce? Przetwornica b\u0119dzie reagowa\u0107 nieco wolniej na stany przej\u015bciowe, prowadz\u0105c do wi\u0119kszych zapad\u00f3w napi\u0119cia (Undershoot) i przepi\u0119\u0107 (Overshoot) przy impulsach pr\u0105dowych, czyli chwilow\u0105 \u201eucieczk\u0119\u201d napi\u0119cia wyj\u015bciowego przetwornicy poza jej znamionowe napi\u0119cie wyj\u015bciowe. Wszystko to trwa\u0107 b\u0119dzie do momentu reakcji uk\u0142adu. Czas, po jakim przetwornica zacznie korygowa\u0107 napi\u0119cie, mo\u017cna w przybli\u017ceniu dla wi\u0119kszo\u015bci przetwornic DC\/DC Buck w prosty spos\u00f3b wyliczy\u0107 z cz\u0119stotliwo\u015bci odci\u0119cia, a wz\u00f3r kszta\u0142tuje si\u0119 nast\u0119puj\u0105co:<\/p>\n\n\n\n
![\"\"](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/wzor.png\")
<\/figure><\/div>\n\n\n\ngdzie:<\/p>\n\n\n\n
fC<\/sub> \u2013 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia,<\/p>\n\n\n\ntresponse<\/sub> \u2013 czas reakcji przetwornicy na impuls pr\u0105dowy (czas zmiany pr\u0105du musi by\u0107 du\u017co mniejszy ni\u017c 1\/fC<\/sub>).<\/p>\n\n\n\nDla bardzo wytrwa\u0142ych, lubi\u0105cych idealne i niezaszumione przebiegi, mo\u017cna zastosowa\u0107 u\u015brednianie. Niestety, czas oczekiwania na wynik ko\u0144cowy jest dosy\u0107 d\u0142ugi, poniewa\u017c trzeba wykona\u0107 w p\u0119tli kilkadziesi\u0105t przebieg\u00f3w. Pomiary trwa\u0107 mog\u0105 nawet kilkadziesi\u0105t minut. Funkcj\u0119 u\u015bredniania mo\u017cna w\u0142\u0105czy\u0107 w zak\u0142adce View<\/em><\/strong> -> Average measurement<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n![\"Funkcja](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-15-1.png\")
<\/a>Ryc. 15 Funkcja u\u015bredniania przebiegu<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nW polu Average factor<\/em><\/strong> nale\u017cy wprowadzi\u0107 informacj\u0119, ile pomiar\u00f3w ma zosta\u0107 wykonanych do przedstawienia u\u015brednionego przebiegu. U\u015bredniane dzia\u0142a w czasie rzeczywistym, wi\u0119c na bie\u017c\u0105co mo\u017cna \u015bledzi\u0107 kszta\u0142t wykresu i w ka\u017cdej chwili zatrzyma\u0107 pomiar.<\/p>\n\n\n\nRzeczywista odpowied\u017a przetwornicy<\/strong><\/h2>\n\n\n\nNa wyj\u015bcie przetwornicy zostanie podany impuls pr\u0105dowy o warto\u015bci 3,2 A i czasie narastania 1 \u00b5s (co jest zgodne z za\u0142o\u017ceniem t<<1\/ fC<\/sub>). Za pomoc\u0105 oscyloskopu zostanie zarejestrowany przebieg napi\u0119cia wyj\u015bciowego.<\/p>\n\n\n\n![\"Odpowied\u017a](\"https:\/\/sii.pl\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/11\/Ryc.-16-1.png\")
<\/a>Ryc. 16 Odpowied\u017a przetwornicy na rzeczywisty impuls pr\u0105dowy<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPrzy u\u017cyciu kursor\u00f3w odczytany zosta\u0142 czas reakcji przetwornicy ~11,6 \u00b5s, co jest wynikiem zbli\u017conym do wyliczonego ze wzoru. Dodatkowo, nie ma widocznych oscylacji po zadanym impulsie pr\u0105dowym.<\/p>\n\n\n\n
Poni\u017cej zosta\u0142 przedstawiony wp\u0142yw marginesu fazy na odpowied\u017a przetwornicy. Dane pochodz\u0105 z bada\u0144 firmy Texas Instruments. Zauwa\u017cy\u0107 mo\u017cna \u015bcis\u0142\u0105 zale\u017cno\u015b\u0107 pomi\u0119dzy warto\u015bci\u0105 marginesu fazy a oscylacjami odpowiedzi. Wraz ze wzrostem zapasu fazy maleje amplituda drga\u0144 odpowiedzi na impuls pr\u0105dowy.<\/p>\n\n\n\n
Ta metoda pomiaru stabilno\u015bci wymaga modyfikacji p\u0119tli sprz\u0119\u017cenia zwrotnego (dzielnika rezystancyjnego) naszej przetwornicy, kt\u00f3ra polega na wprowadzeniu niewielkiej rezystancji w szereg sprz\u0119\u017cenia zwrotnego po stronie niskiej impedancji. Pos\u0142u\u017cy do tego wcze\u015bniej wspomniany rezystor 10 Ohm \u2013 na nim b\u0119dzie odk\u0142ada\u0142o si\u0119 napi\u0119cie sygna\u0142u wstrzykiwanego za pomoc\u0105 analizatora BODE 100 oraz transformatora separuj\u0105cego.<\/p>\n\n\n\n
<\/a>Konfiguracja oprogramowania<\/strong><\/h2>\n\n\n\nJe\u015bli uk\u0142ad zosta\u0142 zmodyfikowany, mo\u017cna przyst\u0105pi\u0107 do uruchomienia \u015brodowiska Bode Analyzer Suite w trybie pomiaru wzmocnienia i fazy.<\/p>\n\n\n\n
<\/a>Ryc. 3 Ekran startowy aplikacji Bode Analyzer Suite<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nW zak\u0142adce Cursor<\/em><\/strong> nale\u017cy w\u0142\u0105czy\u0107 funkcj\u0119 obliczania marginesu stabilno\u015bci \u2013 to wygodne narz\u0119dzie, kt\u00f3re automatycznie odczyta z wykresu interesuj\u0105ce nas punkty.<\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 4 Aplikacja posiada wbudowan\u0105 funkcj\u0119 automatycznego odczytu punkt\u00f3w stabilno\u015bci<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nNast\u0119pnym krokiem jest konfiguracja parametr\u00f3w urz\u0105dzenia pomiarowego. Aby to zrobi\u0107, nale\u017cy wybra\u0107 funkcj\u0119 Transmission\/Gain<\/em><\/strong> i wskaza\u0107 odpowiedni dzielnik sond oraz wprowadzi\u0107 najni\u017csz\u0105 warto\u015b\u0107 Source level<\/em><\/strong> (-30 dBm).<\/p>\n\n\n\nJest to poziom sygna\u0142u, jaki zostanie poprzez transformator separuj\u0105cy wprowadzony do obwodu. Bezpiecznie jest zaczyna\u0107 od jak najmniejszych warto\u015bci, gdy\u017c zbyt du\u017ce mog\u0105 znacz\u0105co przesterowa\u0107 uk\u0142ad. Docelowy poziom zostanie ustalony w dalszej cz\u0119\u015bci podczas dostrajania.<\/p>\n\n\n\n
Receiver bandwidth<\/em><\/strong> warto ustawi\u0107 w okolicach 300..1000 Hz w przypadku pierwszych, konfiguracyjnych pomiar\u00f3w. P\u00f3\u017aniej, podczas docelowych test\u00f3w, pasmo warto zaw\u0119zi\u0107 \u2013 pozwoli to pozby\u0107 si\u0119 szum\u00f3w, ale znacznie wyd\u0142u\u017cy czas pomiaru.<\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 5 Okno konfiguracji analizatora Bode 100<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPierwsze pomiary<\/strong><\/h2>\n\n\n\nPo wprowadzeniu w\u0142a\u015bciwych ustawie\u0144 mo\u017cna przej\u015b\u0107 do wykonania pierwszego pomiaru. Przed rozpocz\u0119ciem nale\u017cy pami\u0119ta\u0107, aby sondy umie\u015bci\u0107 jak najbli\u017cej wlutowanego rezystora 10 Ohm. W ten spos\u00f3b pomini\u0119te zostan\u0105 paso\u017cytnicze pojemno\u015bci oraz indukcyjno\u015bci po\u0142\u0105cze\u0144 transformatora, kt\u00f3re mog\u0105 wp\u0142ywa\u0107 na kszta\u0142t otrzymanego przebiegu w pa\u015bmie wy\u017cszych cz\u0119stotliwo\u015bci.<\/p>\n\n\n\n
<\/a>Ryc. 6 Sondy pomiarowe umieszczone przy samym rezystorze dodatkowym 10 Ohm<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPrzetwornica kluczuje z cz\u0119stotliwo\u015bci\u0105 2,1 MHz, dlatego cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 ko\u0144cowa zosta\u0142a ograniczona do 1 MHz (Stop frequency<\/em><\/strong>). Badany uk\u0142ad nie b\u0119dzie w stanie odpowiedzie\u0107 szybciej ni\u017c z \u00bd cz\u0119stotliwo\u015bci kluczowania, a pozwoli to skr\u00f3ci\u0107 czas pojedynczego pomiaru. Start frequency<\/em><\/strong> mo\u017cna zwi\u0119kszy\u0107 do 100 Hz. Takie dwie zmiany powoduj\u0105 drastyczny spadek czasu trwania testu. Kiedy wszystko jest gotowe, mo\u017cna rozpocz\u0105\u0107 pomiar, klikaj\u0105c Start single measurement<\/em><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 7 Przebieg pierwszego pomiaru<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nOtrzymany wykres zawiera bardzo du\u017co szum\u00f3w w pa\u015bmie niskich i wy\u017cszych cz\u0119stotliwo\u015bci. Jest to skutek zbyt ma\u0142ej warto\u015bci mocy sygna\u0142u zak\u0142\u00f3caj\u0105cego. W nast\u0119pnych krokach nale\u017cy przeprowadzi\u0107 dostrojenie parametr\u00f3w, aby pozby\u0107 si\u0119 szum\u00f3w z przebiegu.<\/p>\n\n\n\n
Wa\u017cnym elementem na tym etapie jest odczytanie cz\u0119stotliwo\u015bci odci\u0119cia (fC<\/sub>). Wyznacza si\u0119 j\u0105 z przebiegu w miejscu, w kt\u00f3rym wzmocnienie jest r\u00f3wne 0 dB. W tym przypadku jest to oko\u0142o 25 kHz, co wida\u0107 w tabelce nad przebiegiem przy kursorze pierwszym. Mo\u017cna r\u00f3wnie\u017c zaw\u0119zi\u0107 pomiar do 200 kHz (Stop frequency<\/em><\/strong>). Skr\u00f3ci to czas testu i w zupe\u0142no\u015bci wystarczy do odczytania wymaganych parametr\u00f3w.<\/p>\n\n\n\nDostrajanie<\/strong><\/h2>\n\n\n\nEtap dostrajania polega na zwi\u0119kszaniu poziomu sygna\u0142u (Source level<\/strong>) o 3 dBm przed ka\u017cdym kolejnym pomiarem i obserwacji wykresu, czy nie zaczyna si\u0119 przesuwa\u0107 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia (~25 kHz). Jej zmiana \u015bwiadczy\u0107 b\u0119dzie o przesterowaniu i zbyt du\u017cej mocy sygna\u0142u.<\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 8 Efekt zbyt du\u017cej mocy sygna\u0142u zak\u0142\u00f3caj\u0105cego<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPrzy poziomie sygna\u0142u 0 dBm cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia przesun\u0119\u0142a si\u0119 do okolic 22 kHz. Nale\u017cy zatem zmniejszy\u0107 poziom sygna\u0142u, a\u017c uzyskany wynik b\u0119dzie zbli\u017cony do warto\u015bci sprzed przesterowania.<\/p>\n\n\n\n
<\/a>Ryc. 9 Wyznaczona maksymalna warto\u015b\u0107 sygna\u0142u zak\u0142\u00f3caj\u0105cego<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nDocelowym poziomem okazuje si\u0119 by\u0107 -4 dBm. Niestety, nadal wida\u0107 du\u017ce zaszumienie przy ni\u017cszych cz\u0119stotliwo\u015bciach. W takim przypadku nale\u017cy skorzysta\u0107 ze zmiennej warto\u015bci sygna\u0142u w funkcji cz\u0119stotliwo\u015bci. Powinni\u015bmy przesun\u0105\u0107 suwak Level<\/em><\/strong> z Constant<\/em><\/strong> na Variable<\/em><\/strong> i klikn\u0105\u0107 Shape level\u2026<\/em><\/strong>:<\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 10 Okno definiowania poziomu sygna\u0142u w funkcji cz\u0119stotliwo\u015bci<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nZwi\u0119kszenie poziomu sygna\u0142u w zakresie tych cz\u0119stotliwo\u015bci, w kt\u00f3rych wyst\u0119puj\u0105 du\u017ce szumy, znacznie polepszy jako\u015b\u0107 pomiar\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n
<\/a>Ryc. 11 Wynik pomiaru z zmienn\u0105 warto\u015bci\u0105 poziomu sygna\u0142u w funkcji cz\u0119stotliwo\u015bci<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nKalibracja<\/strong><\/h2>\n\n\n\nOtrzymany przebieg prezentuje si\u0119 coraz lepiej. Na tym etapie mo\u017cna przej\u015b\u0107 do kalibracji analizatora. Wcze\u015bniejsze pr\u00f3by by\u0142yby pozbawione sensu ze wzgl\u0119du na spos\u00f3b dzia\u0142ania oprogramowania. Zmiana ustawie\u0144 analizatora lub poziomu sygna\u0142u skutkuje utrat\u0105 warto\u015bci kalibracyjnych.<\/p>\n\n\n\n
Przed wykonaniem docelowej kalibracji warto sprawdzi\u0107, jak kszta\u0142tuje si\u0119 t\u0142o pomiarowe. W tym celu nale\u017cy zewrze\u0107 obie sondy razem do jednego z wyj\u015b\u0107 transformatora i klikn\u0105\u0107 Start single measurement<\/em><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 12 Wykres pomiaru t\u0142a przed kalibracj\u0105<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPo wykonaniu pomiaru t\u0142a nale\u017cy wykona\u0107 kalibracj\u0119 docelow\u0105 w zakresie User-Range.<\/em><\/strong> Wa\u017cne jest, aby zewrze\u0107 sondy ze sob\u0105 tak, jak poprzednio. Po uko\u0144czonym procesie ikona kalibracji jest pod\u015bwietlona, co oznacza, \u017ce pomiary b\u0119d\u0105 korygowane o warto\u015bci kalibracyjne. Mo\u017cna wykona\u0107 jeszcze jeden pomiar t\u0142a w celu por\u00f3wnania.<\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 13 Wykres pomiaru t\u0142a po kalibracji<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPomiar docelowy<\/strong><\/h2>\n\n\n\nW ten spos\u00f3b przygotowany sprz\u0119t mo\u017cemy u\u017cy\u0107 do wykonania finalnego pomiaru. Nale\u017cy zmniejszy\u0107 szeroko\u015b\u0107 pasma odbiornika do oko\u0142o 10..30 Hz (Receiver bandwidth<\/em><\/strong>). Pozwoli to uzyska\u0107 du\u017co mniej zaszumiony przebieg przy niskich cz\u0119stotliwo\u015bciach \u2013 ale niestety kosztem wyd\u0142u\u017conego czasu pomiaru.<\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 14 Finalny wykres pomiaru stabilno\u015bci<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nWyniki pomiar\u00f3w widniej\u0105 w tabeli nad wykresem. Badana przetwornica w okre\u015blonych warunkach (VIN<\/sub>=14 V, IOUT<\/sub>=3,2 A) charakteryzuje si\u0119 nast\u0119puj\u0105cymi parametrami:<\/p>\n\n\n\n- cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia: ~25,5kHz,<\/li>
- margines wzmocnienia: ~11,8dB,<\/li>
- margines fazy: ~60,5\u00b0.<\/li><\/ul>\n\n\n\n
Co mo\u017cna powiedzie\u0107 o takich wynikach? Marginesy fazy oraz wzmocnienia s\u0105 na zadowalaj\u0105cych poziomach<\/strong> (przyj\u0119te minima kszta\u0142tuj\u0105 si\u0119 w okolicach 6 dB dla marginesu wzmocnienia oraz 30\u00b0 dla marginesu fazy). Nie powinno by\u0107 \u017cadnych oscylacji podczas szybkich stan\u00f3w przej\u015bciowych (szybkich zmian obci\u0105\u017cenia\/skokowych zmian pr\u0105d\u00f3w wyj\u015bciowych). Natomiast cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia jest na do\u015b\u0107 niskim poziomie (por\u00f3wnuj\u0105c j\u0105 do cz\u0119stotliwo\u015bci kluczowania przetwornicy 2,1 MHz).<\/p>\n\n\n\nCo to mo\u017ce oznacza\u0107 w praktyce? Przetwornica b\u0119dzie reagowa\u0107 nieco wolniej na stany przej\u015bciowe, prowadz\u0105c do wi\u0119kszych zapad\u00f3w napi\u0119cia (Undershoot) i przepi\u0119\u0107 (Overshoot) przy impulsach pr\u0105dowych, czyli chwilow\u0105 \u201eucieczk\u0119\u201d napi\u0119cia wyj\u015bciowego przetwornicy poza jej znamionowe napi\u0119cie wyj\u015bciowe. Wszystko to trwa\u0107 b\u0119dzie do momentu reakcji uk\u0142adu. Czas, po jakim przetwornica zacznie korygowa\u0107 napi\u0119cie, mo\u017cna w przybli\u017ceniu dla wi\u0119kszo\u015bci przetwornic DC\/DC Buck w prosty spos\u00f3b wyliczy\u0107 z cz\u0119stotliwo\u015bci odci\u0119cia, a wz\u00f3r kszta\u0142tuje si\u0119 nast\u0119puj\u0105co:<\/p>\n\n\n\n
<\/figure><\/div>\n\n\n\ngdzie:<\/p>\n\n\n\n
fC<\/sub> \u2013 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia,<\/p>\n\n\n\ntresponse<\/sub> \u2013 czas reakcji przetwornicy na impuls pr\u0105dowy (czas zmiany pr\u0105du musi by\u0107 du\u017co mniejszy ni\u017c 1\/fC<\/sub>).<\/p>\n\n\n\nDla bardzo wytrwa\u0142ych, lubi\u0105cych idealne i niezaszumione przebiegi, mo\u017cna zastosowa\u0107 u\u015brednianie. Niestety, czas oczekiwania na wynik ko\u0144cowy jest dosy\u0107 d\u0142ugi, poniewa\u017c trzeba wykona\u0107 w p\u0119tli kilkadziesi\u0105t przebieg\u00f3w. Pomiary trwa\u0107 mog\u0105 nawet kilkadziesi\u0105t minut. Funkcj\u0119 u\u015bredniania mo\u017cna w\u0142\u0105czy\u0107 w zak\u0142adce View<\/em><\/strong> -> Average measurement<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 15 Funkcja u\u015bredniania przebiegu<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nW polu Average factor<\/em><\/strong> nale\u017cy wprowadzi\u0107 informacj\u0119, ile pomiar\u00f3w ma zosta\u0107 wykonanych do przedstawienia u\u015brednionego przebiegu. U\u015bredniane dzia\u0142a w czasie rzeczywistym, wi\u0119c na bie\u017c\u0105co mo\u017cna \u015bledzi\u0107 kszta\u0142t wykresu i w ka\u017cdej chwili zatrzyma\u0107 pomiar.<\/p>\n\n\n\nRzeczywista odpowied\u017a przetwornicy<\/strong><\/h2>\n\n\n\nNa wyj\u015bcie przetwornicy zostanie podany impuls pr\u0105dowy o warto\u015bci 3,2 A i czasie narastania 1 \u00b5s (co jest zgodne z za\u0142o\u017ceniem t<<1\/ fC<\/sub>). Za pomoc\u0105 oscyloskopu zostanie zarejestrowany przebieg napi\u0119cia wyj\u015bciowego.<\/p>\n\n\n\n<\/a>Ryc. 16 Odpowied\u017a przetwornicy na rzeczywisty impuls pr\u0105dowy<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\nPrzy u\u017cyciu kursor\u00f3w odczytany zosta\u0142 czas reakcji przetwornicy ~11,6 \u00b5s, co jest wynikiem zbli\u017conym do wyliczonego ze wzoru. Dodatkowo, nie ma widocznych oscylacji po zadanym impulsie pr\u0105dowym.<\/p>\n\n\n\n
Poni\u017cej zosta\u0142 przedstawiony wp\u0142yw marginesu fazy na odpowied\u017a przetwornicy. Dane pochodz\u0105 z bada\u0144 firmy Texas Instruments. Zauwa\u017cy\u0107 mo\u017cna \u015bcis\u0142\u0105 zale\u017cno\u015b\u0107 pomi\u0119dzy warto\u015bci\u0105 marginesu fazy a oscylacjami odpowiedzi. Wraz ze wzrostem zapasu fazy maleje amplituda drga\u0144 odpowiedzi na impuls pr\u0105dowy.<\/p>\n\n\n\n
<\/a>W zak\u0142adce Cursor<\/em><\/strong> nale\u017cy w\u0142\u0105czy\u0107 funkcj\u0119 obliczania marginesu stabilno\u015bci \u2013 to wygodne narz\u0119dzie, kt\u00f3re automatycznie odczyta z wykresu interesuj\u0105ce nas punkty.<\/p>\n\n\n\n Nast\u0119pnym krokiem jest konfiguracja parametr\u00f3w urz\u0105dzenia pomiarowego. Aby to zrobi\u0107, nale\u017cy wybra\u0107 funkcj\u0119 Transmission\/Gain<\/em><\/strong> i wskaza\u0107 odpowiedni dzielnik sond oraz wprowadzi\u0107 najni\u017csz\u0105 warto\u015b\u0107 Source level<\/em><\/strong> (-30 dBm).<\/p>\n\n\n\n Jest to poziom sygna\u0142u, jaki zostanie poprzez transformator separuj\u0105cy wprowadzony do obwodu. Bezpiecznie jest zaczyna\u0107 od jak najmniejszych warto\u015bci, gdy\u017c zbyt du\u017ce mog\u0105 znacz\u0105co przesterowa\u0107 uk\u0142ad. Docelowy poziom zostanie ustalony w dalszej cz\u0119\u015bci podczas dostrajania.<\/p>\n\n\n\n Receiver bandwidth<\/em><\/strong> warto ustawi\u0107 w okolicach 300..1000 Hz w przypadku pierwszych, konfiguracyjnych pomiar\u00f3w. P\u00f3\u017aniej, podczas docelowych test\u00f3w, pasmo warto zaw\u0119zi\u0107 \u2013 pozwoli to pozby\u0107 si\u0119 szum\u00f3w, ale znacznie wyd\u0142u\u017cy czas pomiaru.<\/p>\n\n\n\n Po wprowadzeniu w\u0142a\u015bciwych ustawie\u0144 mo\u017cna przej\u015b\u0107 do wykonania pierwszego pomiaru. Przed rozpocz\u0119ciem nale\u017cy pami\u0119ta\u0107, aby sondy umie\u015bci\u0107 jak najbli\u017cej wlutowanego rezystora 10 Ohm. W ten spos\u00f3b pomini\u0119te zostan\u0105 paso\u017cytnicze pojemno\u015bci oraz indukcyjno\u015bci po\u0142\u0105cze\u0144 transformatora, kt\u00f3re mog\u0105 wp\u0142ywa\u0107 na kszta\u0142t otrzymanego przebiegu w pa\u015bmie wy\u017cszych cz\u0119stotliwo\u015bci.<\/p>\n\n\n\n Przetwornica kluczuje z cz\u0119stotliwo\u015bci\u0105 2,1 MHz, dlatego cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 ko\u0144cowa zosta\u0142a ograniczona do 1 MHz (Stop frequency<\/em><\/strong>). Badany uk\u0142ad nie b\u0119dzie w stanie odpowiedzie\u0107 szybciej ni\u017c z \u00bd cz\u0119stotliwo\u015bci kluczowania, a pozwoli to skr\u00f3ci\u0107 czas pojedynczego pomiaru. Start frequency<\/em><\/strong> mo\u017cna zwi\u0119kszy\u0107 do 100 Hz. Takie dwie zmiany powoduj\u0105 drastyczny spadek czasu trwania testu. Kiedy wszystko jest gotowe, mo\u017cna rozpocz\u0105\u0107 pomiar, klikaj\u0105c Start single measurement<\/em><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Otrzymany wykres zawiera bardzo du\u017co szum\u00f3w w pa\u015bmie niskich i wy\u017cszych cz\u0119stotliwo\u015bci. Jest to skutek zbyt ma\u0142ej warto\u015bci mocy sygna\u0142u zak\u0142\u00f3caj\u0105cego. W nast\u0119pnych krokach nale\u017cy przeprowadzi\u0107 dostrojenie parametr\u00f3w, aby pozby\u0107 si\u0119 szum\u00f3w z przebiegu.<\/p>\n\n\n\n Wa\u017cnym elementem na tym etapie jest odczytanie cz\u0119stotliwo\u015bci odci\u0119cia (fC<\/sub>). Wyznacza si\u0119 j\u0105 z przebiegu w miejscu, w kt\u00f3rym wzmocnienie jest r\u00f3wne 0 dB. W tym przypadku jest to oko\u0142o 25 kHz, co wida\u0107 w tabelce nad przebiegiem przy kursorze pierwszym. Mo\u017cna r\u00f3wnie\u017c zaw\u0119zi\u0107 pomiar do 200 kHz (Stop frequency<\/em><\/strong>). Skr\u00f3ci to czas testu i w zupe\u0142no\u015bci wystarczy do odczytania wymaganych parametr\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n Etap dostrajania polega na zwi\u0119kszaniu poziomu sygna\u0142u (Source level<\/strong>) o 3 dBm przed ka\u017cdym kolejnym pomiarem i obserwacji wykresu, czy nie zaczyna si\u0119 przesuwa\u0107 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia (~25 kHz). Jej zmiana \u015bwiadczy\u0107 b\u0119dzie o przesterowaniu i zbyt du\u017cej mocy sygna\u0142u.<\/p>\n\n\n\n Przy poziomie sygna\u0142u 0 dBm cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia przesun\u0119\u0142a si\u0119 do okolic 22 kHz. Nale\u017cy zatem zmniejszy\u0107 poziom sygna\u0142u, a\u017c uzyskany wynik b\u0119dzie zbli\u017cony do warto\u015bci sprzed przesterowania.<\/p>\n\n\n\n Docelowym poziomem okazuje si\u0119 by\u0107 -4 dBm. Niestety, nadal wida\u0107 du\u017ce zaszumienie przy ni\u017cszych cz\u0119stotliwo\u015bciach. W takim przypadku nale\u017cy skorzysta\u0107 ze zmiennej warto\u015bci sygna\u0142u w funkcji cz\u0119stotliwo\u015bci. Powinni\u015bmy przesun\u0105\u0107 suwak Level<\/em><\/strong> z Constant<\/em><\/strong> na Variable<\/em><\/strong> i klikn\u0105\u0107 Shape level\u2026<\/em><\/strong>:<\/p>\n\n\n\n Zwi\u0119kszenie poziomu sygna\u0142u w zakresie tych cz\u0119stotliwo\u015bci, w kt\u00f3rych wyst\u0119puj\u0105 du\u017ce szumy, znacznie polepszy jako\u015b\u0107 pomiar\u00f3w.<\/p>\n\n\n\n Otrzymany przebieg prezentuje si\u0119 coraz lepiej. Na tym etapie mo\u017cna przej\u015b\u0107 do kalibracji analizatora. Wcze\u015bniejsze pr\u00f3by by\u0142yby pozbawione sensu ze wzgl\u0119du na spos\u00f3b dzia\u0142ania oprogramowania. Zmiana ustawie\u0144 analizatora lub poziomu sygna\u0142u skutkuje utrat\u0105 warto\u015bci kalibracyjnych.<\/p>\n\n\n\n Przed wykonaniem docelowej kalibracji warto sprawdzi\u0107, jak kszta\u0142tuje si\u0119 t\u0142o pomiarowe. W tym celu nale\u017cy zewrze\u0107 obie sondy razem do jednego z wyj\u015b\u0107 transformatora i klikn\u0105\u0107 Start single measurement<\/em><\/strong>.<\/p>\n\n\n\n Po wykonaniu pomiaru t\u0142a nale\u017cy wykona\u0107 kalibracj\u0119 docelow\u0105 w zakresie User-Range.<\/em><\/strong> Wa\u017cne jest, aby zewrze\u0107 sondy ze sob\u0105 tak, jak poprzednio. Po uko\u0144czonym procesie ikona kalibracji jest pod\u015bwietlona, co oznacza, \u017ce pomiary b\u0119d\u0105 korygowane o warto\u015bci kalibracyjne. Mo\u017cna wykona\u0107 jeszcze jeden pomiar t\u0142a w celu por\u00f3wnania.<\/p>\n\n\n\n W ten spos\u00f3b przygotowany sprz\u0119t mo\u017cemy u\u017cy\u0107 do wykonania finalnego pomiaru. Nale\u017cy zmniejszy\u0107 szeroko\u015b\u0107 pasma odbiornika do oko\u0142o 10..30 Hz (Receiver bandwidth<\/em><\/strong>). Pozwoli to uzyska\u0107 du\u017co mniej zaszumiony przebieg przy niskich cz\u0119stotliwo\u015bciach \u2013 ale niestety kosztem wyd\u0142u\u017conego czasu pomiaru.<\/p>\n\n\n\n Wyniki pomiar\u00f3w widniej\u0105 w tabeli nad wykresem. Badana przetwornica w okre\u015blonych warunkach (VIN<\/sub>=14 V, IOUT<\/sub>=3,2 A) charakteryzuje si\u0119 nast\u0119puj\u0105cymi parametrami:<\/p>\n\n\n\n Co mo\u017cna powiedzie\u0107 o takich wynikach? Marginesy fazy oraz wzmocnienia s\u0105 na zadowalaj\u0105cych poziomach<\/strong> (przyj\u0119te minima kszta\u0142tuj\u0105 si\u0119 w okolicach 6 dB dla marginesu wzmocnienia oraz 30\u00b0 dla marginesu fazy). Nie powinno by\u0107 \u017cadnych oscylacji podczas szybkich stan\u00f3w przej\u015bciowych (szybkich zmian obci\u0105\u017cenia\/skokowych zmian pr\u0105d\u00f3w wyj\u015bciowych). Natomiast cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia jest na do\u015b\u0107 niskim poziomie (por\u00f3wnuj\u0105c j\u0105 do cz\u0119stotliwo\u015bci kluczowania przetwornicy 2,1 MHz).<\/p>\n\n\n\n Co to mo\u017ce oznacza\u0107 w praktyce? Przetwornica b\u0119dzie reagowa\u0107 nieco wolniej na stany przej\u015bciowe, prowadz\u0105c do wi\u0119kszych zapad\u00f3w napi\u0119cia (Undershoot) i przepi\u0119\u0107 (Overshoot) przy impulsach pr\u0105dowych, czyli chwilow\u0105 \u201eucieczk\u0119\u201d napi\u0119cia wyj\u015bciowego przetwornicy poza jej znamionowe napi\u0119cie wyj\u015bciowe. Wszystko to trwa\u0107 b\u0119dzie do momentu reakcji uk\u0142adu. Czas, po jakim przetwornica zacznie korygowa\u0107 napi\u0119cie, mo\u017cna w przybli\u017ceniu dla wi\u0119kszo\u015bci przetwornic DC\/DC Buck w prosty spos\u00f3b wyliczy\u0107 z cz\u0119stotliwo\u015bci odci\u0119cia, a wz\u00f3r kszta\u0142tuje si\u0119 nast\u0119puj\u0105co:<\/p>\n\n\n\n gdzie:<\/p>\n\n\n\n fC<\/sub> \u2013 cz\u0119stotliwo\u015b\u0107 odci\u0119cia,<\/p>\n\n\n\n tresponse<\/sub> \u2013 czas reakcji przetwornicy na impuls pr\u0105dowy (czas zmiany pr\u0105du musi by\u0107 du\u017co mniejszy ni\u017c 1\/fC<\/sub>).<\/p>\n\n\n\n Dla bardzo wytrwa\u0142ych, lubi\u0105cych idealne i niezaszumione przebiegi, mo\u017cna zastosowa\u0107 u\u015brednianie. Niestety, czas oczekiwania na wynik ko\u0144cowy jest dosy\u0107 d\u0142ugi, poniewa\u017c trzeba wykona\u0107 w p\u0119tli kilkadziesi\u0105t przebieg\u00f3w. Pomiary trwa\u0107 mog\u0105 nawet kilkadziesi\u0105t minut. Funkcj\u0119 u\u015bredniania mo\u017cna w\u0142\u0105czy\u0107 w zak\u0142adce View<\/em><\/strong> -> Average measurement<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n W polu Average factor<\/em><\/strong> nale\u017cy wprowadzi\u0107 informacj\u0119, ile pomiar\u00f3w ma zosta\u0107 wykonanych do przedstawienia u\u015brednionego przebiegu. U\u015bredniane dzia\u0142a w czasie rzeczywistym, wi\u0119c na bie\u017c\u0105co mo\u017cna \u015bledzi\u0107 kszta\u0142t wykresu i w ka\u017cdej chwili zatrzyma\u0107 pomiar.<\/p>\n\n\n\n Na wyj\u015bcie przetwornicy zostanie podany impuls pr\u0105dowy o warto\u015bci 3,2 A i czasie narastania 1 \u00b5s (co jest zgodne z za\u0142o\u017ceniem t<<1\/ fC<\/sub>). Za pomoc\u0105 oscyloskopu zostanie zarejestrowany przebieg napi\u0119cia wyj\u015bciowego.<\/p>\n\n\n\n Przy u\u017cyciu kursor\u00f3w odczytany zosta\u0142 czas reakcji przetwornicy ~11,6 \u00b5s, co jest wynikiem zbli\u017conym do wyliczonego ze wzoru. Dodatkowo, nie ma widocznych oscylacji po zadanym impulsie pr\u0105dowym.<\/p>\n\n\n\n Poni\u017cej zosta\u0142 przedstawiony wp\u0142yw marginesu fazy na odpowied\u017a przetwornicy. Dane pochodz\u0105 z bada\u0144 firmy Texas Instruments. Zauwa\u017cy\u0107 mo\u017cna \u015bcis\u0142\u0105 zale\u017cno\u015b\u0107 pomi\u0119dzy warto\u015bci\u0105 marginesu fazy a oscylacjami odpowiedzi. Wraz ze wzrostem zapasu fazy maleje amplituda drga\u0144 odpowiedzi na impuls pr\u0105dowy.<\/p>\n\n\n\n<\/a><\/a>Pierwsze pomiary<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
<\/a><\/a>Dostrajanie<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
<\/a><\/a><\/a><\/a>Kalibracja<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
<\/a><\/a>Pomiar docelowy<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
<\/a><\/figure><\/div>\n\n\n\n<\/a>Rzeczywista odpowied\u017a przetwornicy<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
<\/a>