开关电源环路补偿的基本概念

摘要： 由于开环系统无法抑制扰动的影响，因此需要引入反馈，来达到有效衰减扰动、降低系统灵敏度的目的。加入反馈后的闭环系统可能存在不稳定的情况。为了避免闭环系统出现不稳定，引入了幅值裕度（Gain Margin）和相角裕度（Phase Margin）的概念，以此来评估系统的稳定性。由于频域有助于传递函数计算，且闭环系统的开环增益函数以乘积的形式呈现，在对数坐标系下运算方便，因此常常用开环频域来分析反馈系统问题。利用拉普拉斯变换作为数学工具，将微积分方程转化成代数方程，计算方便。

开关调节系统的主要特点：

1. 主电路时间常数远远大于控制电路
2. 高阶非线性（导通/截止，二阶传递函数）
3. 离散系统（PWM模数转换）

• 输入扰动和负载变化可能引起系统输出剧烈震荡或无法及时稳定。
• 环路补偿的目的：闭环使输入输出之间建立反馈机制，能够实现衰减扰动、降低系统灵敏性的目的。环路补偿用来补偿系统在扰动时的性能不足，从而维持系统的稳定或者较优的状态。在超调量可接受的范围内,系统输出能及时恢复稳定。

基本概念：

1. 零点/极点（用于设计预期的幅频特性）；

零点：T(s)分子为0的频率点。遇到一个零点，幅频特性产生斜率＋1的变化。

极点：T(s)分母为0的频率点。遇到一个极点，幅频特性产生斜率－1的变化。

2. 幅值裕度/相角裕度(衡量系统稳定的裕量)

幅值裕度: 相位为-180°时对应的增益与0dB的距离（如增益为-5dB，则有5dB裕量）；

相角裕度:穿越频率（幅值为）处相位与-180°的距离（如相位为-135°，有45°裕量）；

频率越快，响应越快。

相位裕量太大，反应慢；相位裕量太小，超调严重；45°相位裕量比较合适。

基于普通放大器的II型补偿器(R4不参与环路，假设C1>>C3)

基于跨导放大器的II型补偿器(R4参与环路)