Análise de loop de controle para fontes de alimentação
O requisito fundamental da fonte de alimentaçãopara um dispositivo eletrônico é manter um nível de saída constante, apesar da carga do dispositivo mudar. Para monitorar nível de saída, a fonte de alimentação requer um feedback quase instantâneo do nível, fornecido por um loop de controle fechado. A fonte de alimentação deve responder rapidamente às mudanças na carga, sem sobretensão excessiva (oscilação entre overshoot e undershoot). A qualidade do feedback exerce um papel fundamental no desempenho da fonte de alimentação.
Fontes de alimentação chaveadas(SMPS) são praticamente a opção universal de design de fontes de alimentação, sendo pequenas, leves, eficientes, baratas e adequadas para uma grande variedade de faixas de tensão de entrada. Para investigar se uma fonte de alimentação chaveada está operando corretamente em condições variáveis, meça o ganho e a mudança de fase no loop de controle em uma faixa de frequência, ao mesmo tempo que insere um sinal de estímulo controlado para causar uma resposta no loop de controle.
Um diagrama de Bodeé a ferramenta mais indicada para a análise do loop de controle da fonte de alimentação, com o ganho em dB e a mudança de fase em graus sendo exibidos simultaneamente. Um gráfico de Bode fornece informações sobre o desempenho (velocidade de regulagem) do loop à medida que a frequência do sinal de estímulo muda e também sobre o quão próximo o sistema está da instabilidade. Ao comparar a frequência na qual o ganho cruza o limite de 0 dB com a fase, a margem de fase mostra quanto resta da mesma antes do sistema entrar em um comportamento instável.
Um osciloscópioé o mais apropriadocomo instrumento de medição, com um diagrama de Bodeé a ferramenta de análise de loop de controle mais adequada por vários motivos:
- As medições das faixas de frequênciada resposta de loop de controle devem ser feitas desde valores próximos á CC até alguns MHz, para os quais os osciloscópios são ideais.
- Os resultados do diagrama de Bode são simples de analisar. Como as mudanças de fase e de ganho são exibidas simultaneamente à medida que a frequência muda, os desenvolvedores podem ver claramente se suas metas de margem de fase na frequência de crossover e de margem de ganho na mudança de fase a –180° estão sendo cumpridas para atender aos requisitos de desempenho e estabilidade.
- Osciloscópios de bancada de uso geraloferecem um nível de desempenho para medições de resposta em frequência que atenderá à maioria dos requisitos a um custo muito menor do que outras alternativas. E um osciloscópio também pode ser usado para centenas de outras tarefas de medição cotidianas.
