摘要
环路控制是开关电源设计的一个重要部分。然而，由于各种原因，在选定主要元件后，研究往往在项目结束时被抛到了脑后。通过简单的试验和错误分析，我们有时候会觉得，如果设计能够在示波器上实现可接受的瞬态响应，那么该设计便已准备好用于生产，但这种想法非常不明智，而且可能导致高昂代价。这是因为，转换器中使用的大多数元件都会受到杂散元件的影响，而杂散元件的广泛影响在原型制作阶段是隐藏的。如果未在模拟和环路测量的基础上进行彻底分析，您就不会知道相位和增益裕度是什么样的，以及它们有多可靠。这种设计松散的转换器很可能在生产中或在现场上电后不久就会出现故障。为避免出现这种情况，本文综述了目前可供选择的一些工具，让您在开始生产之前能够计算、模拟和测量您的原型，从而确保生产工作安全顺利。


I. 简介
在开关转换器中，功率级的输出由电压变量控制。本文将这类电压变量记为 Verr 或 Vc，它们由负责将转换器输出维持在规定范围内的补偿模块提供。对于以固定开关频率 Fsw 运行的转换器，控制变量为占空比 D。但情况并非总是如此，有些转换器由可变频率（例如 LLC 等谐振转换器）或者可变导通或关断时间控制。本文将主要讨论以固定开关频率运行的转换器类型。


误差电压 Verr 可以直接控制占空比，我们这里讨论的是电压模式控制(VM)或直接占空比控制。另一方面，在电流模式控制(CM)中，控制电压 Vc 通过感应电阻按周期固定电感峰值电流，并间接设置工作占空比。然而，当使用示波器显示在 VM 或 CM 下运行的转换器波形时，您无法判断转换器是在电流模式控制还是电压模式控制下运行。这是因为这两种结构的功率级非常相似，只有详细阐述占空比的方式发生了改变：降压转换器采用 10V 电源为负载提供 5V 电压时，无论该系统在电压模式控制还是在电流模式控制下运行，该转换器在理论上都将具有 50%占空比。


作为电源设计人员，我们的目标是构建出稳定的转换器，既能够提供精确调节的电压（或电流），而又对工作条件（输入源变化、环境温度变化、不同负载条件等）不敏感。除了这些实践要求，设计人员还必须确保其转换器在整个使用寿命期间都能保持稳定和正常运行。您还必须考虑到自然生产误差或因老化而导致的元件性能下降。现在还不错的裕度在 5 年后会变得如何？如果我的买家朋友向我展示工厂选择的更实惠的新型电容，我对自己的选择有多大信心？“嗨，Anaximander，如果输出电容选择 B 品牌而不是当前储存的 A 品牌，您能确认新一批 100 万件适配器会工作正常吗？”您能大胆地回答这个问题吗？如果您做足了功课，并仔细研究了寄生电容对交越频率和相位裕度等的影响，那么您确实可以。但是如果您没有那样做，而只是在实验室内转动补偿器的 R 和 C 旋钮来观察了阶跃响应，那么您可以擦擦额头上的汗珠，未来几天您肯定都要加班到很晚来纠正错误，避免出现灾难性结果