1.背景和測量方法

　　DC-DC轉換器可以看作是一個簡單的反饋控制系統。如圖1所示。

　　DC-DC轉換器環路增益測量

　　圖1 DC-DC轉換器可抽象為一個反饋系統

　　對于一個負反饋回路，閉環增益：

　　DC-DC轉換器環路增益測量

　　當GH=-1的時候會產生自激(GH稱為開環增益)。可分解為：

　　幅度條件：|GH|=1

　　相位條件：GH的相位Φ=-180º 開環特性是一個很重要的參數，表征反饋系統的穩定性，通常用增益裕量和相位裕量來表示：

　　增益裕量：Φ=-180º時，0-Gain(dB)

　　相位裕量：Gain=0時，Φ-(-180º）

　　通常用波特圖來表示如下：

　　DC-DC轉換器環路增益測量

　　圖2 負反饋系統的開環增益

　　在測試開環特性時，開關電源應工作在閉環狀態，以保證系統狀態的穩定。

　　DC-DC轉換器環路增益測量

　　圖3 環路增益測試連接圖

　　開關電源的輸出加電子負載；誤差放大器的輸入端通過示波器的高阻無源探頭連接到網絡分析儀E5061B的R端口上；開關電源輸出通過示波器的高阻探頭連接到E5061B的T端口；E5061B的低頻LF輸出端口通過變壓器加到誤差放大器的輸入和開關電源輸出端。

　　R端口用來測量注入到環路的信號，T端口用來測量環路的輸出信號。T/R就是環路的開環特性。為保證測量的準確，在測試之前需要進行直通校準(用Mem數據歸一化即可)。

　　為了將射頻能量有效注入到被測件，變壓器的阻抗不能明顯低于E5061B低頻LF輸出端口阻抗(50歐姆)；變壓器在測試頻率范圍內不能有諧振點，應該表現出感性，以有效注入信號。

　　E5061B的低頻LF輸出信號不能太大也不能太小，信號太小測到都是噪聲，太大則反饋回路飽和。信號的大小取決于變壓器，飽和情況取決于每一個開關電源，以此沒有一個固定值。

　　可以在測量的時候改變激勵功率，看T/R、T、R來確定一個合適的激勵功率。

　　測試結果讀取：

　　A、通常會在full load、half load、zero load幾種情況下測量；

　　B、相位要在unwrap下讀取

　　C、增益裕量：T/R的相位為0時的環路增益。

　　相位裕量：環路增益為0dB時相位值。

　　DC-DC轉換器環路增益測量

　　圖31 環路增益的讀取

　　如上圖：相位裕量是67.4º，在580Hz(線A)；增益裕量是38.1dB，在18.6KHz(線B)此時的增益裕量和相位裕量的讀取方法和原理部分介紹時略有不同，原因在于：在測量時T/R中包含誤差放大器(不僅僅是GH)，有180度的反向變化。

　　2.測量儀器和附件

　　測量DC-DC轉換器環路增益用到的儀器是：E5061B。E5061B針對這個應用專門設計了1Mohm輸入阻抗接口，使其可以直接連接示波器無源探頭進行測試；DC-DC轉換器環路增益的測試頻率范圍：5Hz到30MHz，滿足各種測試要求；還支持阻抗測量，可進行PDN的毫歐級輸出阻抗測量；30ohm半浮地的設計確保低頻時的測量精度。

　　測試時需要用到1：1的變壓器，可使用：安捷倫提供的變壓器(5188-4425)；或North Hills公司的0017CC變壓器；或Picotest公司的J2100A 5MHz或更高頻的變壓器。

　　測試DC-DC轉換器環路增益的完整配置如下：

　　1.E5061B

　　選件：005，3L5

　　2.N2873A(需要2個)

　　5188-4425

　　BNC電纜一根

　　如果要測試輸出阻抗，還需要增加：BNC電纜2根，11667L BNC功分器1個(用于低頻輸出口的測試，頻率5Hz-30MHz)；N(m)-SMA(f)轉換頭2個，SMA-SMA同軸電纜2根，85033E校準件1套(用于高頻輸出口的測試，頻率到3GHz)。