开关电源环路稳定性分析(二)

大家好，这里是大话硬件。

在上一节中，基于欧姆定律，基尔霍夫定律，伏秒平衡这些已知的知识点，可以推导出Buck变换器的输入输出关系。

今天这一节，我们还是从全局的概念来解析开关电源。

1. 运放和开关电源

如果一上来就分析开关电源的环路稳定性，我估计大部分人都会很晕，包括我自己。各种传递函数，各种补偿网络，都是一些知道名字，但是连在一起就不认识。

不慌，学习东西都是从简单到复杂。毕竟开关电源也是电阻，电感，电容，MOS这些器件组成的，假设我们找个简单的，带有环路的模块，先把它搞清楚，再类比学习开关电源的环路稳定性，应该会简单很多。

在学过的所有知识点中，我能想到的就是运放。

运放可以看成是黑盒，有输入输出，开关电源也可以看成是黑盒，有输入输出。直接分析开关电源的环路稳定性，相当复杂，但是运放器件少，分析起来比较简单。从运放开始，是突破口。

2、开环系统

对于运放来说，假设我们有下面这样的电路

给运放一个输入信号，此时运放开环，可知输出信号直接到达电源轨，并未实现我们想要的放大倍数。

由于运放的开环增益非常大，因此在输入端增加很小的信号就能使运放饱和。为了使运放能正常使用，我们会给运放增加反馈回路，使其输出在可控的范围内。

两个电阻组成的反馈回路
 

一个电阻和一个电容组成的反馈回路

因此，就有了同相，反相，微分，积分这四种基本带有闭环反馈的回路。

同理，对于开关电源也一样，如果没有闭环反馈回来，当输入电压变化或者输出负载变化的时候，由于没有闭环反馈，系统会和开环的运放一样，无法得到我们想要的结果。所以开关电源必须有反馈回路。可以说，不懂环路，就不知道开关电源精髓所在。

对于运放来讲，搞清楚了四种基本的电路，我们就可以变换出各样的放大倍数，叠加，减法等电路模型，那么对于开关电源的一样，要很好的控制环路，必须选取合适的环路控制方式。

3、开关电源控制方式

根据前面内容，要分析开关电源的环路，要像分析运放一样，把运放本体和环路分开来。同样，对于开关电源，我们也把电源的功率级和环路控制分开来，可以表示为下面的拓扑图。

因此，接下来的重点应该是搞清楚开关电源的环路是如何控制的，就像我们看到运放的环路是电阻还是电容，可以很快判断是纯粹放大电路还是微分，积分电路。

在开关电源里面，环路比运放的环路要复杂很多，为了分析简单，只讨论Buck变换器，基于PWM调制方式下的电压和电流控制模式。PWM调试方式这里不赘述，直观的理解就是频率恒定，占空比可调的方式。

截止到目前为止，上述所有的内容都是已经学习过的内容。但是我们已经很清楚知道了为什么要研究环路，以及准备如何分析环路。