使用软件解决测量系统频率响应的挑战

设计电源与其说是科学，不如说是一门艺术。瞬态和现实世界的交互过于华丽，无法用任何单一的电源系统模型来捕捉。通常，这些模型构建了某种传递函数，该传递函数与工厂或在数字电源设计中的功率级尽可能接近。为了测量实际系统的行为与模型的接近程度以及为控制该模型而创建的控制回路，电源设计人员必须测量系统的频率响应。然后将该数据绘制在波特图上并进行分析，以确定电源控制器设计的增益和相位裕度。在很多情况下，由于模型与实际工厂的不一致，在电源设计过程中会多次重复此过程。

通常，功率转换器的频率响应测量是在外部频率响应分析仪的帮助下完成的。这需要对电路板进行外部连接和修改，包括断开控制回路路径以执行分析。

这种方法给电源设计人员带来了几个问题：

1) 插入电阻会改变系统的特性。您不再测量纯控制回路的响应，因为您破坏了控制回路路径并插入了那个小电阻。

2) 进行这些测量的过程非常繁琐且耗时。

3) 在大多数工程实验室中，可用的网络分析仪很少，而且很少会随处可见。争取时间使用这台设备本身就是一项全职工作。

那么，还有哪些其他方法可以测量数控电源系统的频率响应呢?为什么，我很高兴你问。一种替代方法是使用基于软件的算法将频率注入控制环路，并使用片上模数转换器 (ADC) 测量系统的响应，ADC 已连接在控制环路中并测量输出的功率级。该过程提供了设备频率响应特性和闭环系统的开环频率响应。基于软件的频率响应分析消除了上述所有障碍：

1) 控制回路保持原样不变

2) 该过程在已经以库形式嵌入设备的软件中实现自动化

3) 无需外部测量设备。

下图描述了实施基于软件的频率响应算法的过程，正如德州仪器使用其最新的软件频率响应分析仪 (SFRA)库所做的那样。

TI 的SFRA库旨在仅使用软件对基于 C2000™ 微控制器的数控电源转换器进行频率响应分析，而无需外部频率响应分析仪。优化的库可用于高频电源转换应用，以识别设备和闭环电源的开环特性。

SFRA库目前只能用在C28x内核的中断，不适用于CLA中，所以在导入数字电源工程模板时，如果是用CLA做的控制器算法，从CLA的程序空间无法调用SFRA库函数，也就不可能用SFRA做稳定性分析了。这是SFRA目前的一大局限。

首先导入一个全新的工程模板。然后就需要对这个新工程文件做一些修改。因为在使用SFRA库函数时，需要定义一些数组，要占用不小的数据空间，这些数组占用的数据空间正好与CLA占用的数据空间产生冲突，所以要把工程中的所有CLA占用的程序空间和数据空间释放掉并修改CMD链接文件，以容纳SFRA库的数据。

接下来，就按照说明中的步骤，配置Boost电路的参数，并完成电压闭环，这里不再重复。当完成上面的步骤后，可以将代码写入flash中并运行，准确无误后，SFRA的前期准备工作算完成了。接下来就开始SFRA代码的植入，因为SFRA库函数是用C语言写的，要在ISR中调用，但是工程模板的C28x中断是用汇编代码写的，因此，就需要重新用C写一个中断服务函数ISR，这样才能调用SFRA的库函数。