주파수 도메인에서 DC/DC 컨버터의 안정성 분석

목표

노후 또는 온도 변화로 인해 파라미터가 변경될 경우 전력 회로의 안정성을 파악해야 합니다. 주파수 응답 분석은 회로 설계 및 검증에서 중요한 도구입니다. PSRR, 구성요소 임피던스 및 개방 루프 게인과 같은 다양한 측정을 통해 전체 안정성을 파악할 수 있습니다. 일반적으로 저주파수 벡터 네트워크 분석기가 사용됩니다. 하지만, 실험실의 보편적인 측정 기기인 R&S®RTM3004와 같은 오실로스코프도 이러한 측정을 수행할 수 있습니다.

로데슈바르즈 솔루션

R&S®RTx-K36 Frequency Response Analysis (Bode plot) 옵션으로 오실로스코프에서 주파수 응답을 쉽고 빠르게 분석하십시오. R&S®RTx-K36 옵션은 오실로스코프에 탑재된 파형 발생기를 사용하여 10 Hz ~ 25 MHz 범위의 자극 신호를 생성합니다. 오실로스코프는 각 테스트 주파수에서 DUT의 자극 신호 대 출력 신호의 비를 측정하여 게인과 위상을 로그 도표로 그립니다.

0 dBm의 입력 신호를 기반으로 하는 R&S®RTx-K36의 다이내믹 레인지는 < 1 dB의 증폭 노이즈와 < 5°의 위상 노이즈에서 일반적으로 > 70 dBc입니다. R&S®RTM3000 오실로스코프의 10비트 ADC에서 이 다이내믹 레인지를 실현하려면 이산 푸리에 변환의 필터링 및 평균 측정 기능을 사용하여 광대역 노이즈를 제거합니다.

애플리케이션

여기에서는 설치된 Bode Plot 옵션을 사용해 R&S®RTM3004 오실로스코프에서 DC/DC 벅 컨버터의 제어 루프를 측정했습니다. 발생기 신호가 변환기를 통해 컨버터의 피드백 루프에 주입되고 주입 위치(CH1)와 출력(CH2)에서 신호가 측정됩니다.

측정 결과

다음 페이지 상단의 스크린샷에 표시된 것처럼 주파수가 증가함에 따라 개방 루프 게인(빨간색 곡선)이 거의 단조 감소합니다. 개방 회로 위상(파란색 곡선)은 벅 컨버터 출력의 전해 커패시터가 너무 크기 때문에 발생하는 비단조 동작을 보여줍니다.

일반적으로 주파수 응답은 전용 저주파수 벡터 네트워크 분석기(VNA)를 사용해 측정했습니다. R&S®RTM3004 Oscilloscope의 측정 결과를 비교하기 위해 저주파수 VNA와 R&S®RTM3000 Series Oscilloscope를 사용해 동일한 측정을 수행했습니다.

아래 비교는 R&S®RTM3004의 분석 결과와 저주파수 벡터 네트워크 분석기의 분석 결과가 매우 잘 일치함을 보여줍니다.

요약

엔지니어는 오실로스코프를 기본 측정 도구로 사용해 전기 회로 설계를 테스트하고 특성 분석합니다. 특히 전원공급장치 적용 분야에서는 개발 엔지니어가 일반적으로 전용 추가 장치인 저주파수 VNA를 사용해 주파수 응답을 분석합니다. R&S®RTM3000, R&S®RTB2000 및 R&S®RTA4000 Oscilloscope의 R&S®RTx-K36 Frequency Response Analysis (Bode plot) 옵션은 동일한 정확도로 주파수 응답 분석을 수행합니다.

이러한 오실로스코프는 저노이즈 프런트엔드 및 기본 탑재된 파형 발생기를 사용해 주파수 응답 분석 작업 요구사항을 충족하며 전용 독립형 저주파수 네트워크 분석기를 최적화된 비용으로 대체할 수 있습니다.