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电源环路设计探讨 : [日期：2010-02-26] 作者XXXXXX 设计一个性能优良的电源除了选择好正确的方案（如拓扑结构，IC 等）外，还应包括储能元件和环路 参数的优化计算。环路包含电压环和电流环两部分，而电压环与输出电压的调整息息相关，它涉及到系统 的负反馈网络，影响系统的稳定度，故它显得尤为重要；现在就让我们一起探讨一下该部分的设计内容。 一、基本概念  转移函数（传递函数） 定义为系统输出量除以输入量的比值。  波特图 表示系统的输出电压信号相对于输入电压信号的增益-频率和相位移-频率之间的曲线图; 为了计算方 便，增益一般都以分贝方式表示在对数纸上。  控制到输出特性 (系统开环响应) 指电源系统不考虑误差放大器（ EA 被移除后）的影响，以其EA 的输入端作为系统输出点, 以EA 的 输出端（PWM 的输入端）作为系统输入点；若此时系统输入点被扫频仪“扫过”,所得的波特图，即为控 制到输出特性，也称系统开环响应。  单位增益 指系统绝对增益为1 时的增益量；为了计算方便，通常用相对增益G(s) = 20*log 1 = 0 dB 来定义。  穿越频率 指在波特图中，系统相对增益为0 dB 时所对应的频率；也称单位增益频率、截止频率或剪切频率,一般 以符号Fco 表示。  转折频率 电路中两个电抗元件阻抗相等处的频率。  相位裕量 指系统在穿越频率处，总的环路相位延迟与-360°之差值（见以下曲线渐近线示意图）。  增益裕量 指系统相位在-360 °时所对应的总的环路增益与0dB 的差值（见以下曲线渐近线示意图）。 1 二、电源系统控制原理（示意图） 注：以电压型顺向式变换器为例，考虑到系统开环响应时移走EA ，那么开环系统中PWM 本身的传递函数 为 Vo/Vea. 三、系统的开环响应 常见开环响应的类型： a. 电压型控制的顺向式(如Forward)变换器; 其响应主要与输出的L, C 产生的零、极点转折频率有关，属于此类响应特性的转换器还有：Buck,推挽, 半桥,全桥等； b. 电压型或电流型控制的返驰式(Flyback)变换器 电流型控制的顺向式变换器; 其响应主要与输出负载等效电阻(Ro)及输出电容产生的零、极点转折频率有关 (即使输出端有时为了抑 制纹波而加有一小电感，但由于 Lo, Co 引起的转折频率远大于上述值，因此常常可忽略其影响) ，属于此 类响应特性的转换器还有：Buck- Boost, Boost 等。 开环响应类型与对应的(系统本身)零、极点转折频率： a. 电压型控制的顺向式等变换器的开环响应曲线（渐近线）的转折频 率; 2 1 极点 F （1） o 2  * L o * C o  1 零点 F e s r （2 ） 2  * R e s r * C o  b. 电压型控制的返驰式 电流型控制顺向式及返驰式等变换器的开环响应曲线（渐近线）的转折频率; 极点 F 1 （3 ） o 2  * R o * C o  零点转折频率与公式（2 ）相同；注:一般电容的零点频率范围存在如下经验参数：a.普通电解电容 1~5K