閉環DC-DC轉換器網絡分析中的注入變壓器

　　在用注入變壓器測試閉環系統時，必須在某個點斷開環路。這個點對于網絡分析儀的A端口(圖3)必須有很低的反射阻抗，而對于R端口的反射阻抗必須高。這一點很重要，因為，如果超過交叉點后的閉環增益遠小于一的話，變壓器注入的信號大部分將會出現在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，十分之一的信號將會出現在A端口上。

　　其余是分之九將出現在R端口，與真正的環路響應無關。這種情況下，需要用緩沖器(例如FET探頭)來提高網絡分析儀的輸入阻抗，使之大于其固有的50。 很多情況下，環路增益測試允許網絡分析儀有50的負載，多數電源的輸出阻抗遠低于50，因此，A端口上的負載問題不是很嚴重。但要小心不要過驅動網絡分析儀的50輸入。多數分析儀限制最大輸入為5VRMS，若電壓過大將會損壞分析儀，隨之而來的修理費用十分昂貴。FET探頭有-20dB的衰減，允許大多數分析儀無需使用隔直電容器即可測量高達50V電壓。 試驗裝置配置完成之后，應確定適當的注入信號電平。

　　對于網絡分析儀而言，較高的信號電平有利于降低背景噪聲的影響，但電源對于大幅度的注入信號的響應可能是非線性的。在這種情況下，擺動速率、電流限制或限幅等因素可能會影響電路的行為。因此，建議使用比輸出紋波稍大一些的信號。 PE-51687的匝數比為100:8，很容易提供幅度超過大多數輸出紋波的信號。對于0dBm (224mVRMS)輸入，變壓器輸出為18mVRMS (50mVP-P)DD非常合適的測試電平。網絡分析儀的輸出信號源可以調整注入電平。如果調解范圍不夠，還可以通過增加或減少次級匝數來調整驅動電平。

　　低頻工作時，Pulse Engineering公司的PE-51688具有200匝初級繞組，初級電感為80mH，可用信號頻率低至50Hz。它的伏秒積指標為1200V*μs。對于高頻應用，最好選擇50匝的PE-51686。對于更高頻率(高達100MHz)，可使用Rogowski線圈。

　　這種高帶寬電流變壓器的初級線圈每匝繞組上都并聯了內部電阻，并且初級線圈和磁芯周圍有Faraday屏蔽。 并聯電阻乘以匝數得到非常接近理想的50阻值，每匝線圈上并聯一個電阻這樣使阻尼功能分布在整個變壓器內。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(圖4)。圖5所示的網絡頻響圖代表一個50:1 (1V/A)的變壓器，次級為單匝線圈，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，單匝次級變壓器的頻率響應。

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