閉環(huán)DC-DC轉換器網(wǎng)絡(luò )分析中的注入變壓器

　　在用注入變壓器測試閉環(huán)系統時(shí)，必須在某個(gè)點(diǎn)斷開(kāi)環(huán)路。這個(gè)點(diǎn)對于網(wǎng)絡(luò )分析儀的A端口(圖3)必須有很低的反射阻抗，而對于R端口的反射阻抗必須高。這一點(diǎn)很重要，因為，如果超過(guò)交叉點(diǎn)后的閉環(huán)增益遠小于一的話(huà)，變壓器注入的信號大部分將會(huì )出現在R端口上。 例如，如果R端反射阻抗僅為A端反射阻抗的9倍，那么，十分之一的信號將會(huì )出現在A(yíng)端口上。

　　其余是分之九將出現在R端口，與真正的環(huán)路響應無(wú)關(guān)。這種情況下，需要用緩沖器(例如FET探頭)來(lái)提高網(wǎng)絡(luò )分析儀的輸入阻抗，使之大于其固有的50。 很多情況下，環(huán)路增益測試允許網(wǎng)絡(luò )分析儀有50的負載，多數電源的輸出阻抗遠低于50，因此，A端口上的負載問(wèn)題不是很?chē)乐?。但要小心不要過(guò)驅動(dòng)網(wǎng)絡(luò )分析儀的50輸入。多數分析儀限制最大輸入為5VRMS，若電壓過(guò)大將會(huì )損壞分析儀，隨之而來(lái)的修理費用十分昂貴。FET探頭有-20dB的衰減，允許大多數分析儀無(wú)需使用隔直電容器即可測量高達50V電壓。 試驗裝置配置完成之后，應確定適當的注入信號電平。

　　對于網(wǎng)絡(luò )分析儀而言，較高的信號電平有利于降低背景噪聲的影響，但電源對于大幅度的注入信號的響應可能是非線(xiàn)性的。在這種情況下，擺動(dòng)速率、電流限制或限幅等因素可能會(huì )影響電路的行為。因此，建議使用比輸出紋波稍大一些的信號。 PE-51687的匝數比為100:8，很容易提供幅度超過(guò)大多數輸出紋波的信號。對于0dBm (224mVRMS)輸入，變壓器輸出為18mVRMS (50mVP-P)DD非常合適的測試電平。網(wǎng)絡(luò )分析儀的輸出信號源可以調整注入電平。如果調解范圍不夠，還可以通過(guò)增加或減少次級匝數來(lái)調整驅動(dòng)電平。

　　低頻工作時(shí)，Pulse Engineering公司的PE-51688具有200匝初級繞組，初級電感為80mH，可用信號頻率低至50Hz。它的伏秒積指標為1200V*μs。對于高頻應用，最好選擇50匝的PE-51686。對于更高頻率(高達100MHz)，可使用Rogowski線(xiàn)圈。

　　這種高帶寬電流變壓器的初級線(xiàn)圈每匝繞組上都并聯(lián)了內部電阻，并且初級線(xiàn)圈和磁芯周?chē)蠪araday屏蔽。 并聯(lián)電阻乘以匝數得到非常接近理想的50阻值，每匝線(xiàn)圈上并聯(lián)一個(gè)電阻這樣使阻尼功能分布在整個(gè)變壓器內。盡管很昂貴，但這種變壓器幾乎是無(wú)振鈴的，并且能輕易提供100MHz的信號(圖4)。圖5所示的網(wǎng)絡(luò )頻響圖代表一個(gè)50:1 (1V/A)的變壓器，次級為單匝線(xiàn)圈，由Pearson Electronics或Stangenes Industries Inc.提供。

　　圖4. Rogowski電流變壓器。

　　圖5. 1-V/A, 50:1 Rogowski線(xiàn)圈，單匝次級變壓器的頻率響應。

　　電流感應變壓器用作信號注入的主要局限在于其較差的低頻性能。大多數Bode圖在50Hz以下變得非常嘈雜，并且經(jīng)常超過(guò)80dB，它會(huì )延伸多數網(wǎng)絡(luò )分析儀上的噪聲極限。不過(guò)，多數DC-DC系統在50Hz以下工作得很好，并不需要分析。如果必須測量低頻，就必須采用一個(gè)更大磁芯或更多線(xiàn)圈的變壓器。這樣一來(lái)會(huì )增大變壓器的外形尺寸，不利于測試。還可以采用降低頻率上限的方法：如今大多數系統的交叉頻率遠高于10kHz，非常適合PE-51687電流變壓器。