环路控制详解：开关变换器建模与补偿策略

本白皮书深入探讨了开关变换器在电力电子领域的环路控制技术，特别是针对DC-DC变换器的闭环控制系统设计。首先，它从概念上介绍了开关电源环路控制的重要性，强调了其在抑制外部扰动，如负载变化和输入电压波动，以保持输出电压稳定性和动态性能方面的作用。环路控制的核心是通过反馈机制来调节开关管的工作状态，确保系统的精度和稳定性。 1. 开关变换器的动态建模部分着重于理解非线性大信号模型和基于交流小信号模型的动态行为，这包括了Buck变换器的详细分析。动态建模有助于预测系统响应，为控制策略设计提供基础。 2. 控制方式方面，讨论了PWM（脉冲宽度调制）和PFM（脉冲频率调制）这两种常见的控制方法，阐述了它们的工作原理，以及电压和电流控制型的基本电路设计，例如电流检测电路的不同实现方式。 3. PWM反馈控制模式下，电压模式和电流模式（如峰值电流模式）都有所涉及，重点在于如何通过PWM信号精确调整输出电压或电流。 4. 随着深入，环路分析成为关键，包括零极点分析、波特图的应用，以及开环与闭环系统概念的对比。开环系统侧重理论分析，闭环系统则关注稳定性评估和性能指标，如超调量和调节时间。 5. 补偿网络设计是环路控制的重要组成部分，涵盖了超前、滞后和超前-滞后三种类型，特别是针对电压和电流控制模式设计的补偿网络，如电压控制的1、2、3型补偿，以及电流控制模式下的稳定性分析和谐波补偿问题。 总结来说，本白皮书旨在帮助读者全面理解开关变换器的环路控制技术，从理论模型到实际应用，深入剖析了闭环控制系统的关键要素，对于设计高效、稳定的开关电源至关重要。