파워 서플라이에 대한 컨트롤 루프 분석
전자 기기용 파워 서플라이의 기본적 요구사항은 기기로부터 부하가 변경될 때에도 일정한 출력 레벨을 유지하는 것입니다. 출력 레벨을 모니터링하기 위해서는 파워 서플라이가 폐쇄 컨트롤 루프에서 제공하는 레벨 관련 피드백을 거의 순간적으로 확인할 수 있어야 합니다. 파워 서플라이는 과도한 링잉(오버슈트와 언더슈트 사이의 발진) 없이 부하의 변화에 빠르게 대응해야 합니다. 피드백의 품질은 파워 서플라이의 성능에 중요한 역할을 합니다.
SMPS(Switch-mode Power Supply)는 소형, 경량 설계로 효율적, 경제적이며 다양한 입력 전압 범위에 적합하여 파워 서플라이를 설계할 때 실무에서 다양하게 활용되고 있습니다. SMPS(Switched-mode Power Supply)가 다양한 조건에서 정상 작동하는지를 조사하려면 통제된 자극 신호를 입력하여 컨트롤 루프에 응답을 일으키는 동시에 다양한 주파수에서 컨트롤 루프의 게인과 위상 편이를 측정합니다.
Bode plot은 파워 서플라이 컨트롤 루프 분석에 가장 적합하며, 게인(dB)과 위상 편이(도)를 동시에 표시합니다. Bode plot은 자극 신호 주파수가 변화할 때 루프 성능(조절 속도)에 대한 정보를 제공하고 시스템이 얼마나 불안정한가를 보여줍니다. 위상 마진은 게인이 0dB 임계값을 교차하는 주파수와 위상을 비교하여 시스템이 불안정한 동작에 진입하기 전 위상 마진이 얼마나 남아있는가를 보여줍니다.
오실로스코프는 측정 기기로 가장 적합하며, Bode plot은 여러 이유로 컨트롤 루프 분석 툴로 가장 적합니다.
- 컨트롤 루프 응답의 주파수 범위는 사용하는 오실로스코프에 적합한 근사 DC부터 몇 MHz 범위에서 측정해야 합니다.
- Bode plot 결과는 간단히 분석 가능합니다. 주파수 변화에 따라 게인과 위상 편이가 동시에 표시되므로 설계자는 크로스오버 주파수에서의 위상 마진 타겟과 –180° 위상 편이에서의 게인 마진이 충족되어 성능 및 안정성 요구사항을 충족하는지 여부를 명확히 확인할 수 있습니다.
- 범용 벤치 오실로스코프는 대체 장비에 비해 훨씬 적은 비용으로 대부분의 요구사항을 충족하는 주파수 응답 측정 성능을 제공합니다. 오실로스코프는 일상적 측정 작업에서 수백 가지 다양한 용도로 사용할 수도 있습니다.
