開關電源環(huán)路穩(wěn)定性分析(二)

如果一上來就分析開關電源的環(huán)路穩(wěn)定性，我估計大部分人都會很暈，包括我自己。各種傳遞函數(shù)，各種補償網絡，都是一些知道名字，但是連在一起就不認識。

在上一節(jié)中，基于歐姆定律，基爾霍夫定律，伏秒平衡這些已知的知識點，可以推導出Buck變換器的輸入輸出關系。

今天這一節(jié)，我們還是從全局的概念來解析開關電源。

1. 運放和開關電源

如果一上來就分析開關電源的環(huán)路穩(wěn)定性，我估計大部分人都會很暈，包括我自己。各種傳遞函數(shù)，各種補償網絡，都是一些知道名字，但是連在一起就不認識。

不慌，學習東西都是從簡單到復雜。畢竟開關電源也是電阻，電感，電容，MOS這些器件組成的，假設我們找個簡單的，帶有環(huán)路的模塊，先把它搞清楚，再類比學習開關電源的環(huán)路穩(wěn)定性，應該會簡單很多。

在學過的所有知識點中，我能想到的就是運放。

運放可以看成是黑盒，有輸入輸出，開關電源也可以看成是黑盒，有輸入輸出。直接分析開關電源的環(huán)路穩(wěn)定性，相當復雜，但是運放器件少，分析起來比較簡單。從運放開始，是突破口。

2、開環(huán)系統(tǒng)

對于運放來說，假設我們有下面這樣的電路

給運放一個輸入信號，此時運放開環(huán)，可知輸出信號直接到達電源軌，并未實現(xiàn)我們想要的放大倍數(shù)。

由于運放的開環(huán)增益非常大，因此在輸入端增加很小的信號就能使運放飽和。為了使運放能正常使用，我們會給運放增加反饋回路，使其輸出在可控的范圍內。

兩個電阻組成的反饋回路

一個電阻和一個電容組成的反饋回路

因此，就有了同相，反相，微分，積分這四種基本帶有閉環(huán)反饋的回路。

同理，對于開關電源也一樣，如果沒有閉環(huán)反饋回來，當輸入電壓變化或者輸出負載變化的時候，由于沒有閉環(huán)反饋，系統(tǒng)會和開環(huán)的運放一樣，無法得到我們想要的結果。所以開關電源必須有反饋回路。可以說，不懂環(huán)路，就不知道開關電源精髓所在。

對于運放來講，搞清楚了四種基本的電路，我們就可以變換出各樣的放大倍數(shù)，疊加，減法等電路模型，那么對于開關電源的一樣，要很好的控制環(huán)路，必須選取合適的環(huán)路控制方式。

3、開關電源控制方式

根據(jù)前面內容，要分析開關電源的環(huán)路，要像分析運放一樣，把運放本體和環(huán)路分開來。同樣，對于開關電源，我們也把電源的功率級和環(huán)路控制分開來，可以表示為下面的拓撲圖。

因此，接下來的重點應該是搞清楚開關電源的環(huán)路是如何控制的，就像我們看到運放的環(huán)路是電阻還是電容，可以很快判斷是純粹放大電路還是微分，積分電路。

在開關電源里面，環(huán)路比運放的環(huán)路要復雜很多，為了分析簡單，只討論Buck變換器，基于PWM調制方式下的電壓和電流控制模式。PWM調試方式這里不贅述，直觀的理解就是頻率恒定，占空比可調的方式。

截止到目前為止，上述所有的內容都是已經學習過的內容。但是我們已經很清楚知道了為什么要研究環(huán)路，以及準備如何分析環(huán)路。