使用示波器测量双向直流电源电流环带宽，需通过注入特定频率的扰动信号，观察电流响应的幅值衰减和相位变化，结合频域分析（如FFT或波特图）确定带宽。以下是详细步骤与注意事项：
一、测试原理
电流环带宽（Current Loop Bandwidth）定义为电流环路增益下降至-3dB（或相位裕度降至45°）时的频率。测试时需模拟电流环的动态响应，通常采用以下方法：
- 开环测试：断开电流环反馈，注入小信号扰动，测量开环频率响应。
- 闭环测试：保持电流环闭合，注入扰动信号，观察闭环响应（更接近实际工况）。
二、所需设备
- 双向直流电源：支持电流环控制模式（如CC模式）。
- 信号发生器：可输出低频至高频（如1Hz~1MHz）的正弦波或方波信号。
- 示波器：具备FFT功能或波特图分析功能（如支持频响分析的示波器）。
- 电流探头：高精度、低噪声的电流探头（如罗氏线圈或霍尔效应探头）。
- 隔离变压器/光耦隔离器：若信号发生器与电源不共地，需隔离以避免地环路干扰。
- 负载：电子负载或可变电阻，用于模拟负载变化。
三、测试步骤
1. 连接测试电路
- 闭环测试配置：
- 将双向直流电源设置为电流环控制模式（CC模式），设定目标电流值（如1A）。
- 在电流反馈路径中注入扰动信号：
- 方法1：将信号发生器输出通过隔离变压器串联至电流反馈线（如反馈电阻两端）。
- 方法2：若电源支持外部调制输入，直接将信号发生器连接至调制端口。
- 使用电流探头夹住电源输出线，测量实际输出电流。
- 将电流探头输出连接至示波器通道1，信号发生器输出连接至通道2（作为参考信号）。
- 开环测试配置（可选）：
- 断开电流环反馈，将信号发生器输出通过隔离变压器连接至电源控制端（如误差放大器输入）。
- 其余连接与闭环测试相同。
2. 设置信号发生器
- 频率扫描：设置信号发生器输出正弦波，频率从低频（如1Hz）逐步增加至高频（如1MHz），步进可设为对数扫描（如每十倍频10点）。
- 幅值：扰动信号幅值需足够小（如额定电流的5%~10%），避免进入电源非线性区。
- 隔离：若信号发生器与电源不共地，启用隔离功能或使用光耦隔离器。
3. 配置示波器
- 通道设置：
- 通道1（电流探头）：设置合适量程（如1A/格），启用DC耦合。
- 通道2（参考信号）：设置与信号发生器相同的幅值和偏移。
- 触发设置：使用通道2作为触发源，触发模式设为“边沿触发”或“外部触发”。
- FFT分析：
- 启用示波器的FFT功能，设置中心频率、分辨率带宽（RBW）和窗函数（如汉宁窗）。
- 观察电流信号的频谱，记录各频率点的幅值和相位。
- 波特图分析（若示波器支持）：
- 使用示波器的频响分析功能（如R&S RTO系列的波特图模式），自动扫描频率并绘制增益/相位曲线。
4. 数据采集与分析
- 闭环测试分析：
- 记录不同频率下电流信号的幅值（Vout）和相位（ϕ）。
- 计算增益（G=20log10(Vout/Vref)）和相位差（Δϕ=ϕout−ϕref）。
- 绘制波特图（增益-频率曲线和相位-频率曲线）。
- 确定带宽：增益下降至-3dB（或相位裕度降至45°）时的频率即为电流环带宽。
- 开环测试分析（可选）：
- 类似闭环测试，但需结合电源开环传递函数模型（如误差放大器增益、功率级增益等）计算闭环带宽。
四、关键注意事项
1. 信号注入点选择
- 闭环测试：扰动信号应注入至电流反馈路径中，确保模拟实际控制环路的动态响应。
- 开环测试：扰动信号需注入至控制环路的前向通道（如误差放大器输入），避免反馈路径干扰。
2. 探头选择与校准
- 电流探头：选择带宽足够高（如≥测试带宽的2倍）、精度高的探头，并定期校准零点漂移。
- 电压探头：若需测量控制电压，使用差分探头减少共模噪声。
3. 避免地环路干扰
- 若信号发生器与电源不共地，必须使用隔离变压器或光耦隔离器，否则地环路噪声可能淹没有用信号。
- 示波器探头地线尽量短，避免形成地环路。
4. 测试频率范围
- 电流环带宽通常在kHz至MHz级，需根据电源设计选择合适的频率扫描范围。
- 若电源开关频率为100kHz，带宽可能集中在10kHz~100kHz，需重点扫描该频段。
5. 负载影响
- 测试时负载需稳定，避免负载突变导致电流环进入非线性区。
- 若需测试动态响应，可设置负载电流在两个值间快速切换（如0A ↔ 满载），观察电流过冲和恢复时间。
五、示例数据记录表
带宽确定：
- 增益曲线中，频率为100kHz时增益为-3.01dB，相位差为-45°，因此电流环带宽约为100kHz。
六、扩展分析
- 相位裕度：在带宽频率处，相位差与-180°的差值（如-45° - (-180°) = 135°）即为相位裕度，反映系统稳定性。
- 谐波失真：通过FFT分析电流信号的谐波成分，评估非线性对带宽的影响。
- 温度影响：在高温环境下重复测试，观察带宽是否因元件参数漂移而变化。
通过上述方法，可准确测量双向直流电源电流环的带宽，并评估其动态响应性能。
