環路穩定度是控制系統、電源設計等領域中一個重要的概念，用于衡量一個閉環系統在受到干擾或參數變化時保持穩定的能力。

環路穩定度的定義

環路穩定度是指反饋系統在特定條件下保持穩定的程度，其關鍵指標包括穿越頻率、相位裕度和增益裕度：

·穿越頻率：環路增益為1（0dB）時的頻率。

·相位裕度：在穿越頻率處，相位角與-180°的差值。相位裕度越大，系統越穩定。

·增益裕度：在相位角為-180°時，增益值與0dB的差值。

環路穩定度的測試方法

環路穩定度的測試通常通過以下兩種方法實現：

階躍響應法

通過在輸出端施加階躍負載，觀察輸出電壓的瞬態響應，用示波器測量第一個波谷和第二個波谷之間的時間，計算對應的振蕩頻率，該頻率近似等于穿越頻率。通過對比波形，還可以估算相位裕度。

頻率分析法

使用網絡分析儀或頻率分析儀直接測量系統的波特圖（幅頻和相頻特性曲線）。這種方法可以精確測量穿越頻率和相位裕度。

環路穩定度的應用場景

環路穩定度評估廣泛應用于以下領域：

DC-DC轉換器

在DC-DC轉換器中，環路穩定性直接影響輸出電壓的穩定性和瞬態響應能力。通過優化補償網絡，可以調節穿越頻率和相位裕度，從而優化系統性能。

運算放大器

在運算放大器中，環路穩定性決定了放大器在不同增益條件下的穩定性。通過分析開環增益和相位特性，可以評估系統的相位裕度和增益裕度。

電源管理電路

在電源管理電路中，環路穩定性是確保系統在不同負載條件下穩定工作的重要指標。通過合理設計反饋網絡和選擇元件參數，可以實現穩定且快速響應的電源系統。

環路穩定度的優化

為了優化環路穩定度，通常需要在穩定性和響應速度之間進行權衡：

·增加相位裕度：通過添加補償元件（如電容或電阻）來調整相位特性，但可能會降低系統帶寬。

·提高穿越頻率：增加系統的響應速度，但可能會降低相位裕度。

PowerExpert 環路穩定度仿真

在PowerExpert中，您可以使用Gain器件配合AC仿真分析電路的環路穩定度情況。

以如下電路為例，在電阻兩端掛接GainPhase器件，自動計算增益和相位。

雙擊GP控件，可以通過勾選選擇仿真增益還是相位。

在waveviewer中查看增益和相位結果。

歡迎從官網申請試用我們的軟件，過程中的任何疑問可聯系support技術人員，期待與您的交流！