Messung des Versorgungsspannungsdurchgriffs

Ihre Anforderung

Eine wichtige Aufgabe beim Design anspruchsvoller Netzteile, einschließlich mehrphasiger Abwärtswandler, ist die Messung des Versorgungsspannungsdurchgriffs oder der Power Supply Ripple Rejection (PSRR). Die PSRR ist ein wichtiger Indikator für die Ausgangsstabilität des Netzteils und gibt Aufschluss darüber, wie sich Schwankungen der Eingangsspannung auf die Stabilität der Ausgangsspannung auswirken.

Lösung von Rohde & Schwarz

Schnelle und einfache Analyse des Niederfrequenzgangs mit einem Oszilloskop und der Option R&S®MXO-K36 Frequenzgang-Analyse (Bode-Plot). Charakterisieren Sie den Frequenzgang unterschiedlichster Elektronikkomponenten einschließlich passiver Filter und Verstärkerschaltungen. Messen Sie Regelkreisverhalten und Versorgungsspannungsdurchgriff von Schaltnetzteilen. Die R&S®MXO-K36 Option nutzt den integrierten Funktionsgenerator, um Anregungen von 10 mHz bis 100 MHz zu erzeugen. Das Verhältnis von Anregung und Ausgangssignal des Messobjekts wird bei jeder Testfrequenz gemessen, das Oszilloskop stellt die Verstärkung mit der Phasenlinearität logarithmisch dar.

Mit der Option R&S®MXO-K36 messen Sie den Versorgungsspannungsdurchgriff und charakterisieren den Übergang vom Reglersystem zum geregelten Ausgang.

Messaufbau

Die PSRR wird analysiert, indem der Versorgungsspannung eine sinusförmige Welligkeit zugeführt und die Verstärkung zwischen Ein- und Ausgang des Reglers in Abhängigkeit von der Frequenz der Welligkeit gemessen wird.

Ein Netzeinspeisetransformator wie der Picotest J2120A stellt sicher, dass das eingespeiste Signal galvanisch getrennt ist, und verhindert die Induktion von Gleichspannungsanteilen.

Sondierung

Hochwertige Tastköpfe sind für gute PSRR-Messungen von entscheidender Bedeutung. Die Spitze-Spitze-Amplitude des Vout-Signals kann aufgrund des hohen Unterdrückungsverhältnisses des geprüften DC/DC-Wandlers sehr klein sein. Daher werden Tastköpfe mit einem höheren Dynamikbereich benötigt.

Die meisten Oszilloskope werden mit passiven 10:1-Tastköpfen ausgeliefert. Passive 1:1-Tastköpfe am Ausgangssignal verbessern allerdings den Dynamikbereich und reduzieren das Eigenrauschen im Messsystem erheblich. Rohde & Schwarz empfiehlt die R&S®RT-ZP1X passiven 1:1-Tastköpfe mit 38 MHz Bandbreite.

Wird die Länge der Masseverbindung des Tastkopfs reduziert, minimiert sich die Erdschleifen-Induktivität. Das Standard-Erdungskabel des Tastkopfs kann als Antenne fungieren und unerwünschtes Schaltrauschen verstärken. Steht ein Erdungsbolzen in der Nähe der Vin- und Vout-Messpunkte zur Verfügung, verzichten Sie auf ein langes Erdungskabel. Nutzen Sie die Massefeder des R&S®RT-ZP1X Tastkopfs, um die Leitung kurz zu halten und eine gute, rauscharme Masseverbindung sicherzustellen.

Gerätekonfiguration

Nach dem Anschluss des Oszilloskops an die zu prüfende Schaltung kann die Messung ganz einfach gestartet werden:

• Setzen Sie die Start- und Stoppfrequenz zwischen 10 mHz und 100 MHz und legen Sie den Ausgangspegel des Generators fest.
• Wählen Sie die Punkte pro Dekade, um die Auflösung Ihrer Erfassung zu verbessern und zu modifizieren. Das Oszilloskop unterstützt bis zu 500 Punkte pro Dekade.
• Legen Sie das Amplitudenprofil des Generatorausgangs fest (bis zu 100 Stufen), um das Rauschverhalten der zu prüfenden Schaltung zu unterdrücken.
• Drücken Sie auf „Run“, um Ihre Messung zu starten. Die Messergebnisse werden als Verstärkung in Abhängigkeit von der Frequenz ausgegeben. Setzen Sie Ihre Marker auf die relevanten Punkte.

Messergebnisse

Das Diagramm zeigt die Übergangsfunktion des Reglersystems für die angelegte Welligkeitsspannung als Verstärkung über der Frequenz. Zusätzliche Tools ermöglichen eine detaillierte PSRR-Analyse, und Marker können an gewünschte Positionen der Messkurve gesetzt werden.

Eine Tabelle listet die Koordinaten der Marker auf.

Diese Tabelle bietet ausführliche Informationen zu jedem Messpunkt (Frequenz, Verstärkung und Phasenverschiebung). Bei der Verwendung von Markern wird die zugehörige Zeile der Ergebnistabelle hervorgehoben.

Fazit

Oszilloskope sind die wichtigsten Werkzeuge, die Ingenieure zum Testen und Charakterisieren von Netzteil-Designs, wie zum Beispiel mehrphasigen Abwärtswandlern, benötigen. Die Option R&S®MXO-K36 Frequenzgang-Analyse (Bode-Plot) eignet sich ideal für die Analyse von Parametern wie beispielsweise dem Versorgungsspannungsdurchgriff.