谈谈开关电源的环路计算和环路补偿及如何稳定性设计

回顾我们在学校学习过的控制理论知识便知，所有控制系统均可以通过传输函数模块得到简化。峰值电流模式控制电源转换器中的电压控制环路也不例外。电压环路 (TV(f)) 可以简化表示为不同传输模块的积（请参见图 1）。首先是功率级控制输出传输函数 (GCO(f))，其表示为输出电压变化 (∆VOUT) 与控制电压变化 (∆VC) 的比。请注意，该模块实际为脉宽调制 (PWM) 调制器增益 (K) 和电源输出滤波器增益 (GF(f)) 的组合。其次通常为控制传输函数 (GC(f)) 的输出有时称作补偿传输函数，可以表示为 ∆VC与∆VOUT 变化的比。如果使用了光隔离器，则也会有一个传输函数模块 GOPTO(f)，其位于模块 K 和 –GC(f) 模块之间的连线上。

在电源控制环路 (TV(f))中，当环路为 180 度相位差时，其相当于交换反馈网络 (GC(f)) 所用运算放大器的输入极性。如果这种情况出现在反馈环路有一个环路增益时的电压环路交叉，则其会变得不稳定并突然开始振荡。为了保证不出现这种情况，我们一般在电压环路交叉设计 TV(f) 45 度的相位裕量 (PM)。在大多数开关模式电源中，控制环路最终都会接近 180 度相移。为了确保其不会导致环路不稳定性，我们一般针对大于 6 dB 的增益裕量 (GM) 来设计，以确保 TV(f) 为 180 度相差时控制信号衰减。评估控制环路 (TV(f)) 时，相位裕量可读作交叉期间的相位量。增益裕量可通过传统方法计算得到，环路为 180 度相位差时，dB 增益为0 dB。增益及相位裕量原则是卓越控制环路设计的一个重要内容。

1.  电压环路交叉时 PM ≥ 45 度
a. 环路增益 (TV(f)) 振幅为 1，0 dB 时。

2.  GM=0dB-180 度相移时的增益 > 6 dB

根据尼奎斯特 (Nyquist) 定理，要获得电压环路稳定，交叉频率 (fc) 需小于二分之一转换器开关频率 (fs)。

在峰值电流模式控制中，电压环路应在 GCO(f) 中出现的双极点以前在十倍速频程 (decade) 范围内交叉。根据所用拓扑，该双极可能出现在二分之一开关频率以下。使用网络分析仪，让设计人员可以准确地知道双极点出现的位置。

加速小信号电压环路 TV(f) 可减少输出电容组。请记住，大多数开关模式电源中都有一种可抑制突然电流变化的电感。大信号电流跃迁会通过 COUT和 COUT 的 RESR。要达到大信号瞬态规范，要求选择 COUT 和 RESR 来延迟和抑制大电流负载瞬态。在选择设计要求的输出滤波器电容时，下列方程式应会有所帮助。变量 ITRANSIENT 为大信号瞬态电流负载阶跃，而变量 dt 为输出电容抑制大信号瞬态的预计时间。变量 IAVERAGE 为负载阶跃以后的平均电流。极端情况是从零负载阶跃到全负载状态。这些方程式让 RESR承受了 90% 的负载瞬态，另外 10% 由 COUT 承担。

给份资料:

反饋運算放大器的穩定性分析及補償技術 

顶起！

作为应用工程师,每天接触的是电源的设计工程师,发现不管是电源的老手,高手,新手,几乎对控制环路的设计一筹莫展,基本上靠实验.靠实验当然是可以的,但出问题时往往无从下手.

我想请高手出来告诉大家实际应该如何去调

我发现好多计算出来的结果在实际中根本不行!

怎么解释?

我再上两图.说说他们的区别,各自增益是,?他们传输函数是?

图一

图二

有高手可以解析的吗?

可以,给个增益 及相位图吗?

哎,看来只有靠自己了

我发现的却别就是下图比上图多了两个电阻，在模拟课本上，都说在运放输入前接一个电阻可以起到改善  ……特性，至于计算公式，相位图我也给不出来

占位坐等高手来！

先mark，看得懂的时候再来……