보데 선도(Bode Plot) 기능 활용 가이드: MHO5000 시리즈를 이용한 안정성 분석
솔루션 개요
SMPS의 신뢰성을 결정짓는 핵심,
제어 루프 안정성 분석
스위칭 전원 공급 장치(SMPS)는 부하 변동이나 입력 전압 변화에도 안정적인 출력을 유지해야 합니다.
이를 위해 피드백 제어 루프가 사용되며, 시스템의 동적 성능과 안정성을 정량적으로 평가하기 위해 주파수
응답 분석(FRA)이 필수적입니다.
RIGOL MHO5000 시리즈는 내장된 50 MHz AFG를 통해 별도의 복잡한 장비 없이 단일 기기만으로 정밀한 Bode Plot 분석을 지원합니다.
핵심 안정성 지표 (Stability Metrics)
지표 (Parameter)
정의 및 역할
권장 목표값 (Typical Goal)
위상 여유
Phase Margin (PM)
Crossover Frequency에서 위상이 -180°에 도달하기까지의 여유 각도
45° ~ 80°
이득 여유
Gain Margin (GM)
위상이 -180°인 지점에서 이득이 0dB에 도달하기까지의 여유 크기
10dB 이상
교차 주파수
Crossover Frequency
개방 루프 이득이 1(0dB)이 되는 주파수로 시스템의 응답 속도를 결정
스위칭 주파수의 1/20 ~ 1/5
테스트 환경 구축:
안전하고 정확한 측정을 위한 물리적 연결
정확한 루프 분석을 위해서는 피드백 루프를 개방하지 않고 간섭 신호를 주입하는 것이 중요합니다.
- Injection Resistor: 피드백 루프의 분압 저항 사이에 50~100 Ω 저항을 직렬로 삽입합니다.
- Isolation Transformer: 오실로스코프의 GI(Generator) 출력과 DUT 사이의 Ground Loop를 방지하여 노이즈를 최소화하고 안전을 확보합니다.
- 프로브 연결: Ch1(입력 소스)은 주입 신호 측정, Ch2(출력 소스)는 루프 응답 신호를 측정하도록 연결합니다.
오실로스코프 설정 및 실행 (Operation Guide)
MHO5000 시리즈의 전용 Bode Plot 메뉴를 통해 설정을 간소화할 수 있습니다.
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Sweep Parameter: Start/Stop 주파수를 설정하고, 정밀한 데이터를 위해 Points/Decade 값을 지정합니다 (기본값 10)
-
Variable Amplitude (Var.Amp.): 저주파에서는 높은 진폭을, 고주파에서는 낮은 진폭을 설정하여 전 대역에서 최적의 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 확보하십시오.
-
Data Analysis: 측정 완료 후 ‘Chart’ 모드로 변경하면 모든 주파수 포인트에 대한 이득 및 위상 값을 테이블 형태로 확인할 수 있습니다.
측정 정확도를 높이는 3가지 핵심 노하우
- 주입 위치 선정: 전압 피드백 회로의 경우 임피던스가 낮은 출력 전압 감지 분압 저항 사이가 가장 이상적입니다.
- 신호 진폭 최적화: 통상 출력 전압의 1/20 ~ 1/5 범위에서 시작하십시오. 진폭이 너무 크면 시스템이 Nonlinear 영역에서 동작하여 왜곡이 발생할 수 있습니다
- 결과 저장: 측정 데이터는 보고서 작성을 위해 *.csv 또는 *.html 포맷으로 저장할 수 있으며, 화면 전체를 이미지 파일로 저장하는 것도 가능합니다.
시스템 구성
기술 자료
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보데 선도(Bode Plot) 기능 활용 가이드:
MHO5000 시리즈 오실로스코프를 이용한 안정성 분석
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