开关电源环路控制之传递函数

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1、开关电源闭环系统的稳定性反馈可以说是开关电源的难点，相信很多电源工程师对开关电源的反馈懵懵懂懂，不是很了解，但也知道一些，敝人也是水平有限，借此机会将我知道的告诉大家，有许多不知道的还有请大家告诉我呢………….大家一起交流交流………..本文分为两部分：1控制到输出的传递函数2输出到控制的传递函数1控制到输出的传递函数闭环控制系统的分析往往离不开传递函数，开关电源也不例外，要知道传递函数又要通过小信号建模，这需要《控制理论》和《信号与系统》的知识，还要很强的数学功底，我也查阅过一些电源书籍关于开关电源的建模，比较复杂，在此就

2、给出结论就好了。1.1电压型CCM模式三种基本拓扑的控制到输出传递函数Buck变换器s1VV1OINESR,V为锯齿波峰值，ESR零点fPESRVVss22ESRCEAP1()OQPP1CO输出LC双重极点f,品质因素QRPL2LCLOBoost变换器ss(1)(1)VV1OINESRRHZ,V为锯齿波峰值，ESR零点fVVD2ssPESRESRC(1)22EAP1()OQPP2(1DR)1DCLO右半平面零点f输出LC双重极点f,品质因素Q(1DR

3、)RHZPL2LL2LCOBuck-Boost变换器ss(1)(1)VV1OINESRRHZ,V为锯齿波峰值，ESR零点fVVD2ssPESRESRC(1)22EAP1()OQPP2(1DR)1DCLO右半平面零点f输出LC双重极点f,品质因素Q(1DR)RHZPLD2L2LCLOCCM模式中，从Boost变换器和Buck-Boost变换器的传递函数可以看到，这两种变换器都有右半平面零点，这是个“不好的零点”，随着频率的增加，这个“不好的零点”将会导致相位滞后，使系统

4、趋向不稳定。为什么在CCM模式中会有右半平面零点呢？你可以这样理解：负载加重，输出电压下降，通过反馈占空比增大，截止时间缩小，释放能量减少，输出电流减小，输出电压下降更多，这是右半平面零点典型的临时响应特性，而在DCM模式中，占空比增大促使输出电流增大，故不存在右半平面零点。我们在设计变换器时要让穿越频率远离右半平面零点，否则将会导致变换器工作不稳定。另外这个品质因素Q也非常重要，Q过大会导致输出电压过冲，相位迅速滞后180度。1.2电压型DCM模式三种基本拓扑的控制到输出传递函数Buck变换器s1V2V11MVO

5、OESRO,,MV为锯齿波峰值，ESR零点fPESRVDV22MsVESRCEAP1INOP12M输出极点fP21RCMLOBoost变换器s1V2VM11VOOESRO,,MV为锯齿波峰值，ESR零点fPESRVDV2M1sV2ESRCEAP1INOP12M1输出极点fP21RCMLOBuck-Boost变换器s1VV1OOESR,V为锯齿波峰值，ESR零点fPESRVDVs2ESRCEAP1OP2输出极点fP2RCLO电压型DCM模式

6、，三种拓扑都只有一个输出单极点，而不是双重极点，而且Boost和Buck-Boost变换器都没有右半平面零点，相位补偿相对容易。2.1电流型CCM模式三种基本拓扑的控制到输出传递函数Buck变换器s1VR11OLESR,R为MOS管取样电阻，ESR零点f输出极点fSESRPVRs22ESRCRCEAS1OLOPBoost变换器ss(1)(1)V(1-D)R1OLESRRHZ,R为MOS管取样电阻，ESR零点fSESRV22RsESRCEAS1OP21(1DR)L输出极点ff

7、，右半平面零点PRHZRC2LLOBuck-Boost变换器ss(1)(1)V(1DR)1OLESRRHZ,R为MOS管取样电阻，ESR零点fSESRV(1DR)s2ESRCEAS1OP21D(1DR)L输出极点ff，右半平面零点PRHZ22RCDLLO需要注意的是Boost和Buck-Boost变换器都有右半平面零点。2.2电流型DCM模式三种基本拓扑的控制到输出传递函数Buck变换器s1V2V11MVOOESRO,,MR为MOS管取样电阻，ESR零点fSESRV

8、R23MsV2ESRCEAS1INOP123M输出极点fP21RCMLOBoost变换器s1V2VM11VOOESRO,,MR为MOS管取样电阻，ESR零点fSESRVR2M1sV2ESRCEAS1INOP12M1输出极点fP21RCMLOBuck