1.背景和测量方法

　　DC-DC转换器可以看作是一个简单的反馈控制系统。如图1所示。

　　DC-DC转换器环路增益测量

　　图1 DC-DC转换器可抽象为一个反馈系统

　　对于一个负反馈回路，闭环增益：

　　DC-DC转换器环路增益测量

　　当GH=-1的时候会产生自激(GH称为开环增益)。可分解为：

　　幅度条件：|GH|=1

　　相位条件：GH的相位Φ=-180º 开环特性是一个很重要的参数，表征反馈系统的稳定性，通常用增益裕量和相位裕量来表示：

　　增益裕量：Φ=-180º时，0-Gain(dB)

　　相位裕量：Gain=0时，Φ-(-180º）

　　通常用波特图来表示如下：

　　DC-DC转换器环路增益测量

　　图2 负反馈系统的开环增益

　　在测试开环特性时，开关电源应工作在闭环状态，以保证系统状态的稳定。

　　DC-DC转换器环路增益测量

　　图3 环路增益测试连接图

　　开关电源的输出加电子负载；误差放大器的输入端通过示波器的高阻无源探头连接到网络分析仪E5061B的R端口上；开关电源输出通过示波器的高阻探头连接到E5061B的T端口；E5061B的低频LF输出端口通过变压器加到误差放大器的输入和开关电源输出端。

　　R端口用来测量注入到环路的信号，T端口用来测量环路的输出信号。T/R就是环路的开环特性。为保证测量的准确，在测试之前需要进行直通校准(用Mem数据归一化即可)。

　　为了将射频能量有效注入到被测件，变压器的阻抗不能明显低于E5061B低频LF输出端口阻抗(50欧姆)；变压器在测试频率范围内不能有谐振点，应该表现出感性，以有效注入信号。

　　E5061B的低频LF输出信号不能太大也不能太小，信号太小测到都是噪声，太大则反馈回路饱和。信号的大小取决于变压器，饱和情况取决于每一个开关电源，以此没有一个固定值。

　　可以在测量的时候改变激励功率，看T/R、T、R来确定一个合适的激励功率。

　　测试结果读取：

　　A、通常会在full load、half load、zero load几种情况下测量；

　　B、相位要在unwrap下读取

　　C、增益裕量：T/R的相位为0时的环路增益。

　　相位裕量：环路增益为0dB时相位值。

　　DC-DC转换器环路增益测量

　　图31 环路增益的读取

　　如上图：相位裕量是67.4º，在580Hz(线A)；增益裕量是38.1dB，在18.6KHz(线B)此时的增益裕量和相位裕量的读取方法和原理部分介绍时略有不同，原因在于：在测量时T/R中包含误差放大器(不仅仅是GH)，有180度的反向变化。

　　2.测量仪器和附件

　　测量DC-DC转换器环路增益用到的仪器是：E5061B。E5061B针对这个应用专门设计了1Mohm输入阻抗接口，使其可以直接连接示波器无源探头进行测试；DC-DC转换器环路增益的测试频率范围：5Hz到30MHz，满足各种测试要求；还支持阻抗测量，可进行PDN的毫欧级输出阻抗测量；30ohm半浮地的设计确保低频时的测量精度。

　　测试时需要用到1：1的变压器，可使用：安捷伦提供的变压器(5188-4425)；或North Hills公司的0017CC变压器；或Picotest公司的J2100A 5MHz或更高频的变压器。

　　测试DC-DC转换器环路增益的完整配置如下：

　　1.E5061B

　　选件：005，3L5

　　2.N2873A(需要2个)

　　5188-4425

　　BNC电缆一根

　　如果要测试输出阻抗，还需要增加：BNC电缆2根，11667L BNC功分器1个(用于低频输出口的测试，频率5Hz-30MHz)；N(m)-SMA(f)转换头2个，SMA-SMA同轴电缆2根，85033E校准件1套(用于高频输出口的测试，频率到3GHz)。