衡量開關(guān)電源穩(wěn)定性的指標是相位裕度和增益裕度。相位裕度是指：增益降到0dB時所對應(yīng)的相位。增益裕度是指：相位為零時所對應(yīng)的增益大小(實際是衰減)。在實際設(shè)計開關(guān)電源時，只在設(shè)計反激變換器時才考慮增益裕度，設(shè)計其它變換器時，一般不使用增益裕度。

在開關(guān)電源設(shè)計中，相位裕度有兩個相互獨立作用：一是可以阻尼變換器在負載階躍變化時出現(xiàn)的動態(tài)過程;另一個作用是當元器件參數(shù)發(fā)生變化時，仍然可以保證系統(tǒng)穩(wěn)定。相位裕度只能用來保證“小信號穩(wěn)定”。在負載階躍變化時，電源不可避免要進入“大信號穩(wěn)定”范圍。工程中我們認為在室溫和標準輸入、正常負載條件下，環(huán)路的相位裕度要求大于45°。在各種參數(shù)變化和誤差情況下，這個相位裕度足以確保系統(tǒng)穩(wěn)定。如果負載變化或者輸入電壓范圍變化非常大，考慮在所有負載和輸入電壓下環(huán)路和相位裕度應(yīng)大于30°。

在接下來的內(nèi)容中，我們將深入探討電源工作過程中異常輸出的測試方法、測試條件以及測試結(jié)果的解讀。通過全面的測試和分析，我們旨在為電源系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化提供可靠的數(shù)據(jù)支持，確保系統(tǒng)在各種負載變化下都能夠保持穩(wěn)定和可控的輸出狀態(tài)。這些測試通常是電源集成電路或電源系統(tǒng)設(shè)計和評估的一部分。以下是這些測試的主要內(nèi)容：

電壓上升通道和下降通道測試：

目標：評估電源在電壓上升和下降時的響應(yīng)特性。

測試內(nèi)容：測試電源在電壓上升和下降通道中是否存在脈沖尖刺(Glitch)以及負斜率，這些現(xiàn)象可能會對系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

Overshoot 和 Undershoot 測試：

目標：評估系統(tǒng)在電壓變化時是否產(chǎn)生超過或低于目標值的瞬時過沖和欠沖。

測試內(nèi)容：測量實際輸出相對于穩(wěn)態(tài)值的過沖和欠沖幅度，并評估恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)值所需的時間。

波動跌落(Dip)、下電跌落(Sag)和過電壓(Surge)測試：

目標：評估電源在穩(wěn)態(tài)后是否存在波動跌落、下電跌落或過電壓。

測試內(nèi)容：測量電源在穩(wěn)態(tài)時的波動跌落、下電跌落和過電壓，以及這些現(xiàn)象的幅度和持續(xù)時間。

這些測試旨在確保電源在面對不同工作條件和負載變化時能夠提供穩(wěn)定、可靠的電壓輸出。在實際應(yīng)用中，電源的性能對于連接到其輸出的電子設(shè)備的正常運行至關(guān)重要。通過進行這些測試，設(shè)計者能夠優(yōu)化電源系統(tǒng)，確保其在各種工作條件下都能夠穩(wěn)定可靠地工作。

測試目的驗證待測電源在開/關(guān)機時，輸出電壓及信號是否符合規(guī)格要求(考察反饋設(shè)計是否欠阻尼或過阻尼)：是否有電壓過沖, 是否有電壓回落, 是否有震蕩、震鈴。

輸入：規(guī)格中定義的最小及最大輸入交/直流電壓，最小及最大交流頻率

輸出：規(guī)格中定義的最小及最大輸出負載

溫度：最低工作溫度，常溫及最高工作溫度

1、測試步驟

1)依規(guī)格要求設(shè)定最低環(huán)境工作溫度，最小輸入電壓/頻率及最大負載;

2)以待測電源提供的各種開/關(guān)機方式開/關(guān)機(如AC on/off, Remote on/off), 觀察各路輸出及信號線狀況并記錄測試波形(如下圖所示):

電壓進入上升通道之前以及電壓下降到10%之后，是否有Glitch(脈沖尖刺)。

"Glitch"是指毛刺，它指的是瞬時的、短暫的電子或數(shù)字系統(tǒng)中的故障或干擾，可能導致系統(tǒng)的錯誤操作或不尋常的行為。"glitch"通常描述了一個短暫的、非預(yù)期的信號波動或系統(tǒng)行為，這種現(xiàn)象可能是由于電磁干擾、電源噪聲、信號間干擾等原因引起的。

過沖(Overshoot)和下沖(Undershoot)

過沖測試(Overshoot Testing)：

目標：過沖測試的主要目標是評估系統(tǒng)在輸入信號發(fā)生快速變化時是否產(chǎn)生超過目標值的瞬時過沖。

性能評估：測試系統(tǒng)在輸入信號變化時，是否在達到新穩(wěn)態(tài)值之前產(chǎn)生瞬時過沖。

控制系統(tǒng)設(shè)計：對于控制系統(tǒng)，過沖測試關(guān)注系統(tǒng)響應(yīng)是否受到適當?shù)目刂?，以避免超過目標值。

信號處理：在信號處理系統(tǒng)中，過沖測試評估系統(tǒng)對于瞬時信號變化的處理能力。

下沖測試(Undershoot Testing)：

目標：下沖測試的主要目標是評估系統(tǒng)在輸入信號發(fā)生快速變化時是否產(chǎn)生低于目標值的瞬時欠沖。

性能評估：測試系統(tǒng)在輸入信號變化時，是否在達到新穩(wěn)態(tài)值之前產(chǎn)生瞬時欠沖。

控制系統(tǒng)設(shè)計：對于控制系統(tǒng)，下沖測試關(guān)注系統(tǒng)響應(yīng)是否受到適當?shù)目刂?，以避免低于目標值?

信號處理：在信號處理系統(tǒng)中，下沖測試評估系統(tǒng)對于瞬時信號變化的處理能力。

這兩個測試都涉及到系統(tǒng)對于瞬時信號變化的動態(tài)響應(yīng)。在電子系統(tǒng)設(shè)計中，通過合理的控制系統(tǒng)設(shè)計、控制器算法和穩(wěn)定性分析，可以最小化過沖和欠沖的影響，確保系統(tǒng)在面對快速變化的輸入信號時表現(xiàn)穩(wěn)定、可靠。

"Sag" 和"Dip" 是在電力系統(tǒng)領(lǐng)域中用于描述電壓降低的兩個術(shù)語，它們通常用來表示瞬時的電壓下降。盡管它們在某些上下文中可能被用作同義詞，但在一些情況下，它們可能具有一些微妙的區(qū)別。

Sag:"Sag" 指的是電壓短暫降低的現(xiàn)象，通常在數(shù)周期內(nèi)可見。Sag 可能是由于電源故障、瞬時過載、設(shè)備故障或其他突發(fā)事件引起的。它是一種瞬時的電壓不穩(wěn)定性。一般Sag指電壓跌落低于Vout的5%。

Dip:"Dip" 也是指電壓的短暫降低，與Sag 類似。然而，有時 "Dip" 可能更廣泛地用于表示瞬時的電壓不穩(wěn)定，包括電壓的短時降低和波動。

"Overshoot"和 "Surge" 的中文分別是 "過沖" 和 "過電壓"。

過沖("Overshoot"):

"過沖" 主要用于描述控制系統(tǒng)、信號處理等領(lǐng)域中的現(xiàn)象，指的是響應(yīng)在達到穩(wěn)態(tài)或目標值之前，短暫地超過了目標值的情況。在電路、機械系統(tǒng)等方面，也可能用于描述類似的現(xiàn)象。這與控制系統(tǒng)中的穩(wěn)定性和響應(yīng)特性有關(guān)。指的是響應(yīng)在達到穩(wěn)態(tài)或目標值之前，短暫地超過了目標值的情況。在控制系統(tǒng)中，過度沖過目標值可能會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定或振蕩。

過電壓("Surge"):

"過電壓" 主要用于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，描述電壓瞬時上升的現(xiàn)象。過電壓可能是由于電源突然斷開、突然的負載變化、雷擊等原因引起的瞬時電壓波動。這與電力系統(tǒng)中設(shè)備保護和穩(wěn)定性有關(guān)。通常用于描述電力系統(tǒng)中電源電壓瞬時上升的現(xiàn)象。這可能是由于電源突然斷開、突然的負載變化或其他原因引起的瞬時電壓波動。在電力系統(tǒng)中，過沖可能會對電子設(shè)備造成損害，因此在設(shè)計電力系統(tǒng)時通常需要采取措施來抑制過沖。

3)依次改變測試條件(輸出負載，輸入電壓/頻率及環(huán)境溫度)，重復(fù)步驟2。

2、判定條件

(1)待測電源正常開/關(guān)機且不會損壞;

(2)各路輸出及信號線上不可有Glitch出現(xiàn);

(3)各路輸出的Overshoot、Undershoot以及調(diào)整時間Tr1(包括震蕩/震鈴)符合規(guī)格設(shè)計要求;

(4)各路輸出及信號線上Dip/Sag/Surge仍然符合設(shè)計規(guī)范(如穩(wěn)壓要求及邏輯信號高低電平規(guī)范)。

3、改善措施

(1)對Glitch，需要檢查電源內(nèi)部控制芯片的啟動時序;有時，這一問題也可能是芯片設(shè)計不良造成;

(2)對負斜率的出現(xiàn)：

① 檢查電源內(nèi)部不同電流回路的啟動時序(如風扇啟動)，

② 觀察PWM脈沖變化狀況，以確定是否需要調(diào)整反饋電路;

(3)對Overshoot及Undershoot，調(diào)整反饋電路的阻尼系數(shù)。

測試結(jié)果的讀取：調(diào)節(jié)好Slew Rate后，按測試工作表中的測試項， 打開負載后，測試電壓輸出是否過沖。將測試結(jié)果(過沖電壓Vovershoot、過沖時間tos)填到表格中。

如何檢測DC-DC電源模塊穩(wěn)定性?

穩(wěn)定性是衡量DC電源模塊的重要指標，電源模塊的穩(wěn)定性直接影響著電源產(chǎn)品和設(shè)備的工作穩(wěn)定性。DC-DC電源模塊的穩(wěn)定性，可以通過檢測輸出電壓、輸出電流、負載、波形、效率等參數(shù)來評估。

1. 靜態(tài)測試方法

靜態(tài)測試是通過直流電壓表和負載電流計來分別測試電源的輸出電壓和輸出電流。測試之前需要讓電源熱穩(wěn)定，待穩(wěn)定后進行測試。在測試過程中可以改變負載電流，得到最大輸出電流和輸出電壓。除了輸出電壓和輸出電流，一些靜態(tài)測試參數(shù)還包括紋波、起伏、波浪、靜態(tài)輸出電壓精度。

2. 動態(tài)測試方法

動態(tài)測試方法主要是檢測電源的負載能力。在動態(tài)測試之前需要先設(shè)定測試時間和測試頻率。表征負載能力的指標是負載能力和負載能力上升時間。在動態(tài)測試過程中需要改變測試負載的值和頻率，得到正常工作狀態(tài)下的輸出電壓和電流。

3. 測試負載測試方法

首先，設(shè)置測試負載，測試負載應(yīng)該符合電源的規(guī)格要求。

其次，給電源施加額定電壓，記錄輸出電流和電壓值。

然后，改變測試負載的值，再次測試輸出電流和電壓。

得到不同測試條件下的輸出電流和電壓值，分析數(shù)據(jù)并進行比較。

除了以上測試方法，還可以進行短路保護測試、溫度測試等，測試完成后分析數(shù)據(jù)，評估DC-DC電源模塊的穩(wěn)定性和可靠性。