电源转换器的负载性能要求很高。在整个规格范围内对转换器进行稳定性测试是所有转换器设计不可或缺的一部分。本文重点介绍在罗德与施瓦茨R&S®MXO5示波器上进行的转换器负载瞬态响应测量。
开环频域测试是检测转换器稳定性的一种方法，可以在波特图中绘制出不同频率的增益和相位裕度，并确定交叉频率等重要指标，这通常需要专门的设备。一种更简单的方法是通过向转换器施加大信号阶跃负载并观察输出电压来对闭环进行时域研究。深入分析还涉及测量其他关键转换器响应，例如此瞬态期间和之后的PWM占空比响应。该测试可以突出显示转换器设计的几个方面，例如：
测量PWM占空比以及在高采样率和长记录周期下跟踪变化的能力突显出了上述一些问题的基本要求。足够的带宽、大内存和高采样率是一些关键要求，R&S®MXO5示波器可满足这些测试要求，其一些主要特点包括：
一个在负载瞬态测试中的应用实例是在48/12V DC-DC全桥降压转换器上演示的，该转换器的开关频率为100kHz，最大负载电流为8A。电子负载配置为施加最大负载电流的20%至80%的负载阶跃。电子负载阶跃发生器的一个例子是由脉冲发生器驱动的MOSFET，该脉冲发生器在其输出端打开和关闭负载电阻。正占空比测量被激活，记录长度足以捕捉低-高以及高-低阶跃序列。此测试捕获的波形如图1所示。
图1：负载瞬态阶跃的示波器波形(来源：罗德与施瓦茨)
在此截图中，通道1显示输出电压，通道2显示输出电流，通道3显示PWM控制器开关波形。跟踪的PWM正占空比也以粉色显示。顶部波形显示整个阶跃序列，而底部的缩放窗口更详细地显示了低高阶跃负载瞬变。缩放窗口显示输出电压下降约300µs，然后恢复到稳定状态。
20%和80%负载之间的稳态偏差仅为2.4mV。电压降是输出电容器放电的典型现象。较高的输出电流会导致输出变压器和整流器的损耗更高。跟踪波形显示，负载瞬变后占空比从24%变为26%，这一变化补偿了较高电流下的额外损耗。设计人员可以使用这些信息来优化设计，并确保转换器在整个负载瞬变斜率和水平范围内都具有稳定性。
(原文刊登于EDN姊妹网站Power Electronics News，参考链接：Load Transient Testing in Power Converters，由Ricardo Xie编译。)
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