环路补偿很容易 switch mode power convert compensation En.pdf

Sufficient phase margin is required to prevent oscillations. A phase margin of 45 degrees or greater is the design goal. A gain margin of –6 dB is the minimum, while –10 dB is considered good. Although higher crossovers are generally preferable, there are practical limitations. The rule of thumb is 环路补偿在开关模式电源转换器中的应用 开关模式电源转换器（SMPS）的核心功能是维持输出电压的稳定，无论负载变化还是输入线路电压波动。为了实现这一目标，SMPS利用反馈环路进行调节。如果误差放大器采用线性反馈，那么环路通常需要补偿。本文将深入探讨线性反馈环路的工作原理，定义关键概念，如极点、零点以及功率级特性，并介绍不同类型的误差放大器。 极点和零点是理解控制环路动态行为的关键。极点决定了系统响应的速度和稳定性，而零点则影响环路对输入变化的响应。功率级的特性包括开关频率、效率和转换时间，这些都会影响环路补偿的设计。 误差放大器在反馈环路中起着核心作用，它比较输出电压与设定值，产生的误差信号被用来调整开关电源的工作状态。隔离反馈通常用于高压或隔离应用，其中光耦合器用于传递信号，确保安全并保持电气隔离。 补偿方法分为电压模式控制和电流模式控制。电压模式控制关注输出电压的稳定，而电流模式控制更侧重于电流限制和瞬态响应。固定频率连续导通模式（CCM）是最常见的工作模式，但也存在断续导通模式（DCM）。DCM和CCM在反馈环路中的表现不同，因此补偿设计需考虑这两种模式的影响。 实际应用中，SMPS设计者必须考虑器件的限制，如开关管的开关速度、电容和电感的寄生效应、以及误差放大器的带宽和增益裕量。通常，45度以上的相位裕量可防止振荡，而-6 dB至-10 dB的增益裕量被认为是良好的设计目标。 在选择补偿网络时，设计师应考虑拓扑结构、反馈方式以及期望的环路性能。例如，降压（Buck）、升压（Boost）和升降压（Buck-Boost）转换器各有其独特的补偿挑战。此外，环路补偿网络可能包含电容、电阻和电感元件，它们的选择和布局直接影响系统的稳定性和性能。 本论文旨在为设计者提供一个实用的参考指南，帮助他们快速找到不同拓扑结构和反馈模式下的补偿解决方案。通过深入理解这些基本概念和技术，设计师能够更有效地应对各种开关模式电源转换器设计中的挑战，从而优化系统的性能和稳定性。