Análisis del bucle de control para fuentes de alimentación
El requisito fundamental de la fuente de alimentaciónpara un dispositivo electrónico es mantener un nivel de salida constante, independientemente de los cambios de carga del dispositivo. Para monitorizar el nivel de salida, la fuente de alimentación necesita una realimentación prácticamente instantánea del nivel, que recibe a través de un bucle de control cerrado. La fuente de alimentación debería reaccionar rápidamente a los cambios de carga sin una sobresoscilación (oscilación entre el sobreimpulso y el subimpulso). La calidad de la realimentación juega un papel crítico en el rendimiento de la fuente de alimentación.
Las fuentes de alimentación conmutadasson prácticamente una solución universal en lo que se refiere al diseño de la fuente de alimentación, pues son de tamaño reducido, ligeras, eficientes, económicas y aptas para una gran variedad de rangos de tensión de entrada. Para comprobar si una fuente conmutada funciona correctamente con condiciones variables, se mide la ganancia y el desplazamiento de fase en el bucle de control en un rango de frecuencias, insertando una señal de estímulo controlada que provoque una respuesta en el bucle de control.
Un diagrama de Bode es la herramienta preferida para el análisis de bucle de control de fuentes de alimentación, ya que permite visualizar simultáneamente la ganancia en dB y el desplazamiento de fase en grados. El diagrama de Bode aporta información sobre el rendimiento (la velocidad de regulación) del bucle a medida que cambia la frecuencia de la señal de estímulo, e indica la tendencia del sistema a la inestabilidad. Comparando la frecuencia a la que la ganancia cruza el umbral de 0 dB con la fase, el margen de fase muestra cuánto margen de fase queda antes de que el sistema adopte un comportamiento inestable.
Un osciloscopioes la mejor opcióncomo instrumento de medida, y con un diagrama de Bodela herramienta de análisis del bucle de control más indicada por varios motivos:
- Las medidas de rango de frecuenciasde la respuesta del bucle de control deberían abarcar desde un valor cercano a CC hasta pocos MHz, una escala que cubren perfectamente los osciloscopios.
- Los resultados del diagrama de Bode se pueden analizar con facilidad. Puesto que la ganancia y los desplazamientos de fase se muestran simultáneamente a medida que cambia la frecuencia, los ingenieros de diseño pueden ver claramente si se cumplen sus objetivos de margen de fase en la frecuencia cruzada y el margen de ganancia en el desplazamiento de fase de –180°, y satisfacen por tanto los requisitos de rendimiento y estabilidad.
- Los osciloscopios de uso generalofrecen un nivel de rendimiento para medidas de respuesta en frecuencia que cubren la mayoría de las exigencias a un coste muy inferior al de otras alternativas. Y un osciloscopio se puede utilizar además para un sinfín de otras tareas de medida cotidianas.
