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

　　在用注入變壓器測(cè)試閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)，必須在某個(gè)點(diǎn)斷開環(huán)路。這個(gè)點(diǎn)對(duì)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(duì)于R端口的反射阻抗必須高。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)?，如果超過交叉點(diǎn)后的閉環(huán)增益遠(yuǎn)小于一的話，變壓器注入的信號(hào)大部分將會(huì)出現(xiàn)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(hào)將會(huì)出現(xiàn)在A端口上。

　　其余是分之九將出現(xiàn)在R端口，與真正的環(huán)路響應(yīng)無關(guān)。這種情況下，需要用緩沖器(例如FET探頭)來提高網(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(cè)試允許網(wǎng)絡(luò)分析儀有50的負(fù)載，多數(shù)電源的輸出阻抗遠(yuǎn)低于50，因此，A端口上的負(fù)載問題不是很嚴(yán)重。但要小心不要過驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)分析儀的50輸入。多數(shù)分析儀限制最大輸入為5VRMS，若電壓過大將會(huì)損壞分析儀，隨之而來的修理費(fèi)用十分昂貴。FET探頭有-20dB的衰減，允許大多數(shù)分析儀無需使用隔直電容器即可測(cè)量高達(dá)50V電壓。 試驗(yàn)裝置配置完成之后，應(yīng)確定適當(dāng)?shù)淖⑷胄盘?hào)電平。

　　對(duì)于網(wǎng)絡(luò)分析儀而言，較高的信號(hào)電平有利于降低背景噪聲的影響，但電源對(duì)于大幅度的注入信號(hào)的響應(yīng)可能是非線性的。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(hào)。 PE-51687的匝數(shù)比為100:8，很容易提供幅度超過大多數(shù)輸出紋波的信號(hào)。對(duì)于0dBm (224mVRMS)輸入，變壓器輸出為18mVRMS (50mVP-P)DD非常合適的測(cè)試電平。網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸出信號(hào)源可以調(diào)整注入電平。如果調(diào)解范圍不夠，還可以通過增加或減少次級(jí)匝數(shù)來調(diào)整驅(qū)動(dòng)電平。

　　低頻工作時(shí)，Pulse Engineering公司的PE-51688具有200匝初級(jí)繞組，初級(jí)電感為80mH，可用信號(hào)頻率低至50Hz。它的伏秒積指標(biāo)為1200V*μs。對(duì)于高頻應(yīng)用，最好選擇50匝的PE-51686。對(duì)于更高頻率(高達(dá)100MHz)，可使用Rogowski線圈。

　　這種高帶寬電流變壓器的初級(jí)線圈每匝繞組上都并聯(lián)了內(nèi)部電阻，并且初級(jí)線圈和磁芯周圍有Faraday屏蔽。 并聯(lián)電阻乘以匝數(shù)得到非常接近理想的50阻值，每匝線圈上并聯(lián)一個(gè)電阻這樣使阻尼功能分布在整個(gè)變壓器內(nèi)。盡管很昂貴，但這種變壓器幾乎是無振鈴的，并且能輕易提供100MHz的信號(hào)(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(jí)為單匝線圈，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線圈，單匝次級(jí)變壓器的頻率響應(yīng)。

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