一个简单的词就说明了为什么波德图不能成为你需要使用的唯一稳压器稳定性评估方法
在电压调节器前加上"固定”足以证明博德图不是我们唯一的评估方法。的固定输出电压调节器不提供一个可访问点，以注入信号或测量控制回路的波德响应[1,2]。因此，这些固定电压调节器通常不评估稳定裕度，并且，不出意外，经常发现稳定性较差。与可变输出调节器相比，固定输出调节器绝对需要稳定性评估。当然，并不是只有固定电压调节器陷入了这种困境。其他设备，如电压基准，集成pol，简单开关，集成D类音频放大器和许多其他设备也属于这一类。他们只是缺乏反馈回路，禁止使用波德图进行评估，从而消除了它作为潜在的测量解决方案。
还有其他条件可以禁止使用波德图[3]。一些例子包括opamp，虽然环路可能可访问，但其带宽太高，无法在不影响测量结果的情况下允许注入。其他示例包括滞回调节器，以及具有多个控制循环的调节器，这些调节器可能只提供对几个控制循环[4]中的一个的访问。
另一种不能利用波德图的电路是带开关调节器的输入滤波器。开关稳压器呈现一个负电阻，当连接到输入滤波器时很容易振荡。这种稳定性问题是由r.d. Middlebrook在1974年推广的，小回路增益评估方法是为了评估这种应用[5]而设计的。这已经成为一个非常好的研究和发表的主题在学术电子社区。开云体育双赢彩票
还有许多应用程序，而且随着时间的推移，物理访问有限，不允许注入访问或探针空间。这种调节器的示例如图1所示。
图1最近推出的开关调节器和一个爆米花核清楚地显示了有限的注射通道和用于稳定性评估的测量探针。POL调节器也缺乏对反馈回路的访问。
Bode的工作得出结论，如果控制回路同时具有正的增益裕量和正的相位裕量，则电路一定是稳定的，这只能保证电路不会振荡。博德图可能不是一个可靠的指标相对稳定。更简单地说，具有较大相位裕度的电路是不必然比相位裕度较低的电路更稳定。(6、7)
说明性示例
用OMICRON Bode 100 VNA测量的开关DC/DC“砖”变换器的波德图如图2所示。没有转换器的原理图;然而，外部遥感连接的可用性为波德图的注入和测量提供了途径。
图2 DC/DC变换器的波德图。
该变换器的相位裕度为78度，增益裕度为6.7dB。这些都是合理的裕度，可以解释为稳定的控制回路。转换器的阶跃负载响应如图3所示，电压响应似乎与由相位/增益裕度决定的控制回路的稳定性相矛盾。
图3 500mA DC/DC变换器的阶跃负载响应上迹线为2mV/div的输出电压。下迹线为100mA/div的电流步长，时间刻度为200us/div。阶跃的上升和下降时间为35ns。
奈奎斯特图作为另一种评估方法
通过从Format菜单中选择Nyquist, Bode 100可以将Bode图测量结果显示为Nyquist图，如图4所示。
图4 Bode 100 Format菜单提供了Nyquist作为显示类型。
得到的Nyquist图如图5所示。
图5根据图2中的波德图数据创建的Nyquist图显示了相位裕度、增益裕度和稳定裕度。
奈奎斯特星图上有三个点;相位裕量，增益裕量和稳定裕量。稳定裕度定义为奇异不稳定点(1,0)与传递函数之间的最近距离。如果曲线碰到奇异不稳定点，电路就会振荡。此图表的原始数据和在每个频率下显示从(1,0)到(1,0)的距离的图表如图6所示。
图6未插值的原始波德图数据摘录，计算了增益幅度和稳定裕度或距离奇异不稳定点(1,0)的距离。
原始数据中突出显示了三个频率;相位裕度，由增益幅度为单位表示(约5464Hz)，增益裕度由相位为0度表示(约11548 hz)，稳定裕度由稳定裕度的最小值表示(约9716 hz)。回顾阶跃负载响应，可以看到振铃周期约为100us，与稳定裕度的频率相对应。
我们可以从原始数据中计算相位裕度，首先确认5464Hz处的增益幅度为1。使用实增益值和虚增益值计算幅度为:
大小等于1.0证实了这是相缘的位置。相位裕度可以由实增益项和虚增益项计算，如下所示:
这与波德图游标测量一致。虽然博德图表明稳定性好，而稳定边际差，这似乎是矛盾的，但这是一个众所周知的现象。在这些情况下，由Nyquist图生成的稳定裕度给出了正确的评估，而Bode图是错误的。(8、9)
无创测量作为一种替代评估方法
稳定裕度可以从调节器输出端的阻抗与频率响应计算[10,11]。输出阻抗的测量是非侵入性的，也就是说，不影响电路的运行。无创测量有很多优点。[12]
OMICRON Lab Bode 100矢量网络分析仪中包含的独特数学解决方案[13]，将光标值实时转换为等效的相位裕度值。阻抗波形、游标和稳定裕度测量如图6所示。
图7输出阻抗测量和游标报告的稳定裕度。
在这种情况下，稳定裕度有效为11.34度。峰值阻抗频率略低于10kHz，与阶跃负载响应中看到的振铃频率一致。
奈奎斯特图是一个有价值的解决方案的情况下，信号注入和探测是可能的，但控制回路不是线性的或有许多极点和零。非侵入性阻抗测量技术在几乎所有情况下都是有效的，在博德图无法测量的情况下特别有用，例如在电压参考和固定电压调节器中，没有可用的控制环路接入点。
Picotest正在开发的新型测量探针将进一步简化非侵入性测量，特别是在物理访问严重受限的情况下。非侵入性方法还允许评估多回路转换器，以及输入滤波器的稳定性。
这种非侵入性方法也适用于高带宽的运放，在高可靠性应用中，中断环路可能会干扰测量，而在高可靠性应用中，不可能切断迹线或电线来中断控制环路。
更多的阅读
1.h·w·博德，变量均衡器，BSTJ，卷17，页229- 244,1938。
2.w·r·埃文斯，控制系统动力学纽约州纽约:麦格劳希尔，1954年。
3.克里桑德勒关于波德图，每个工程师都应该知道的五件事，电力电子技术，X, 201Xhttp://www.powerelectronics.com/power-electronics-systems/five-things-every-engineer-should-know-about-bode-plots
4.克里桑德勒非侵入性评估你的多回路LDO的稳定性， edn, x, 201xhttp://www.electronicdesign.com/power/non-invasively-assess-your-multiple-loop-ldo-s-stability
5.米德尔布鲁克，开关稳压器在设计和应用中的输入滤波器考虑，IEEE工业促进会
6.克里桑德勒当博德的阴谋让我们失望，电力电子，2012年4月30日http://powerelectronics.com/power-electronics-systems/when-bode-plots-fail-us
7.m·琼斯,博德的故事情节失败EEWeb.com 2011年1月29日http://www.eeweb.com/blog/mike_jones/tale-of-the-bode-plot-failure
8.h·奈奎斯特再生理论，BSTJ，卷11，页126-147,1932。
9.尼科尔斯，在伺服机制理论“，， h.m.詹姆斯等人，Eds。纽约州纽约:麦格劳-希尔，1947年。
10.克里桑德勒使用非侵入性技术评估POL调节剂，电力电子技术，2012年10月http://powerelectronics.com/regulators/assessing-point-load-regulators-using-non-invasive-techniques
11.克里桑德勒如何验证控制回路设计， EDN 2013年10月30日http://www.edn.com/design/pc-board/4423589/How-to-verify-control-loop-design
12.克里桑德勒分布式电源系统故障诊断:使用电流注入器，How2Power.com, 2013年10月http://www.how2power.com/newsletters/1310/index.html#Story3
13.克里桑德勒新软件提高无创相位裕度测量精度，电力电子技术，X, 2014http://www.powerelectronics.com/power-electronics-systems/software-enables-accurate-stability-test-improves-non-invasive-phase-margi
