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1. 適用范圍

環(huán)路分析的應(yīng)用場合很廣，在開關(guān)電源、運(yùn)放反饋網(wǎng)絡(luò)中，環(huán)路分析可以測量系統(tǒng)的增 益、相位隨頻率變化的曲線(伯德圖)，分析系統(tǒng)的增益余量與相位余量，以判定系統(tǒng)的穩(wěn)定 性；在被動(dòng)器件的阻抗分析中，環(huán)路分析可以觀察電容、電感的高頻阻抗曲線，測量電容 ESR 等。本文將介紹環(huán)路分析在開關(guān)電源上的實(shí)際使用。

2. 原理概述

環(huán)路分析的一個(gè)重要作用就是分析開關(guān)電源的穩(wěn)定性。掃頻測試原理主要是給開關(guān)電源 電路注入一個(gè)頻率變化的正弦信號(hào)，測量開關(guān)電源在頻域上的特性，通過分析穿越頻率、增 益裕度和相位裕度來判斷環(huán)路是否穩(wěn)定，可以為電子工程師設(shè)計(jì)穩(wěn)定的控制電路提供直觀的 數(shù)據(jù)。另外，環(huán)路分析也有單頻點(diǎn)測試功能。 

開關(guān)電源的穩(wěn)定性關(guān)系到整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性，利用伯德圖可以看出在不同頻率下系 統(tǒng)增益的大小和相位。通過伯德圖來對(duì)開關(guān)電源的環(huán)路穩(wěn)定性進(jìn)行判斷和分析已經(jīng)成為評(píng)估 開關(guān)電源可靠性必不可少的方法。 

在研發(fā)期間，反復(fù)的修改和調(diào)試電路時(shí)，環(huán)路分析可以提供直觀的數(shù)據(jù)對(duì)比，同時(shí)測量 非常便捷，能快速的判斷系統(tǒng)是否達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，增強(qiáng)工程師對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的信心。

3. 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 環(huán)路增益模型

穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)通常是閉環(huán)系統(tǒng)（帶反饋）。控制器根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際輸出與理想輸出的 偏差來設(shè)計(jì)算法，使輸出值逼近設(shè)定值。圖 3.1 表示的是反饋環(huán)路控制部分中的運(yùn)放的環(huán)增 益模型，其傳遞函數(shù)為：

如果變換器中沒有用到反饋控制環(huán)路（即圖 3.1 中 H(s)部分），其傳遞函數(shù)一般為，可以看出輸出隨輸入的變化而成線性的變化，沒有穩(wěn)壓的作用。如果反饋環(huán) 路設(shè)計(jì)的不好，對(duì)于負(fù)載的瞬態(tài)改變，環(huán)路就不能做出及時(shí)恰當(dāng)?shù)恼{(diào)整，那么輸出電源瞬間 會(huì)偏高或者偏低，會(huì)造成電源系統(tǒng)的振蕩，對(duì)下一級(jí)構(gòu)成損壞。此時(shí)若能夠?qū)Νh(huán)路測量就顯 得很重要了。 

放大器的開環(huán)增益 G(s)是頻率的函數(shù)，會(huì)隨著頻率的增加而減小，同時(shí)也和放大器的相 位有關(guān)，當(dāng) G(s)H(s)=-1,則其傳遞的值為∞，即增益是無窮大的，可以認(rèn)為任意小的輸入擾 動(dòng)都能引起輸出的無窮大，如果這種輸出無窮大的信號(hào)在反饋到功率變換環(huán)節(jié)，勢必會(huì)造成 最后輸出的振蕩。所以說可以通過分析 G(s)H(s)的增益和相位來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 

我們可以通過環(huán)增益 GH 的頻率特性來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)回路增益|GH|以及回路 相位差∠GH 的頻率特性可以用伯德圖來表示，。伯德圖及相關(guān)參數(shù)如圖 3.2 所示：