连续CCM Buck电路的小信号模型与环路设计稳定性分析

在"开关电源的小信号模型及环路设计"这篇文章中，作者深入探讨了Buck电路在连续电流模式（CCM）下的小信号数学模型构建和环路设计的关键要素。Buck电路是开关电源中最常见的拓扑之一，它在定频PWM控制方式下工作，对于确保电源系统的稳定性和动态性能至关重要。 文章首先介绍了控制环路设计在开关电源中的核心地位，它依赖于电路的拓扑和参数选择。通过频域分析，波特图被用于评估环路增益和稳定性，这是评估系统动态性能的基础。小信号模型是理论分析的重要工具，但因为开关电源的非线性特性，解析建模通常只能给出稳态时的近似扰动模型，对于大范围扰动的精确预测有限。 文章接着详细阐述了在CCM下Buck电路的工作原理，包括S和D1开关行为以及状态方程的推导。通过分析，当电路处于稳态时，输出电压与占空比D和输入电压Uin成正比，反映了基本的转换关系。在动态情况下，作者引入了小信号扰动的概念，通过式（4）和（5）描述了电路响应的微小变化，展示了如何通过这些方程来理解电路响应的线性化处理。 最后，通过式（6）将电感电流与电容电压的变化率关联起来，进一步揭示了电路内部动态平衡的数学表达。这种小信号模型的建立为环路设计提供了理论依据，包括但不限于选择合适的带宽、相位裕度和开环增益，以确保系统在面对负载变化或外部扰动时能保持稳定，同时保持足够的瞬态响应速度。 本文深入研究了Buck电路的小信号模型及其在电压模式和电流模式控制下的环路设计策略，为工程师理解和优化开关电源的性能提供了重要的理论支持和技术指导。