精品|好书分享：10本开关电源环路设计收藏精品，每本都是经典！
作为电子工程师，每天接触电源的设计工程师，发现不管是电源的老手，高手、新手，几乎对控制环路的设计一筹莫展，基本上靠实验。当然，靠实验是可以的，但出问题时往往无从下手，在这里我想以反激电源为例子(在所有拓扑中环路是最难的,由于RHZ 的存在)，大概说一下电源的环路控制，具体怎么设计，然后是如何计算的，至少使大家在有问题的时候，能够从理论上分析出解决问题的思路。
先简单介绍下，环路设计中用到的一些基本知识。
电源中遇到的零极点
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以上为示意图，主要说明不同零极点的概念，不代表实际位置
电源控制环路常用的3种补偿方式
单极点补偿
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适用于电流型控制和工作在DCM 方式并且滤波电容的ESR 零点频率较低的电源.其主要作用原理是把控制带宽拉低,在功率部分或加有其他补偿的部分的相位达到180 度以前使其增益降到0dB. 也叫主极点补偿。
双极点、单零点补偿
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适用于功率部分只有一个极点的补偿。如：所有电流型控制和非连续方式电压型控制。
三极点、双零点补偿
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适用于输出带LC谐振的拓扑，如所有没有用电流型控制的电感电流连续方式拓扑。以上公式中假设C2
环路稳定的标准
只要在增益为1 时(0dB)整个环路的相移小于360 度，环路就是稳定的。
但如果相移接近360度,会产生两个问题：
相移可能因为温度，负载及分布参数的变化而达到360 度而产生震荡；
接近360度，电源的阶跃响应(瞬时加减载)表现为强烈震荡，使输出达到稳定的时间加长，超调量增加。如下图所示具体关系：
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所以环路要留一定的相位裕量，如图Q=1时输出是表现最好的，所以相位裕量的最佳值为52度左右，工程上一般取45度以上。如下图所示：
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这里要注意一点，就是补偿放大器工作在负反馈状态，本身就有180度相移，所以留给功率部分和补偿网络的只有180度。幅值裕度不管用上面哪种补偿方式都是自动满足的，所以设计时一般不用特别考虑。由于增益曲线为-20dB/decade时，此曲线引起的最大相移为90度，尚有90度裕量，所以一般最后合成的整个增益曲线应该为-20dB/decade部分穿过0dB。在低于0dB带宽后，曲线最好为-40dB/decade，这样增益会迅速上升，低频部分增益很高，使电源输出的直流部分误差非常小，既电源有很好的负载和线路调整率。
如何设计控制环路？
经常主电路是根据应用要求设计的，设计时一般不会提前考虑控制环路的设计。我们的前提就是假设主功率部分已经全部设计完成，然后来探讨环路设计。环路设计一般由下面几过程组成：
1）画出已知部分的频响曲线；
2）根据实际要求和各限制条件确定带宽频率,既增益曲线的0dB频率；
3）根据步骤2)确定的带宽频率决定补偿放大器的类型和各频率点。使带宽处的曲线斜率为20dB/decade，画出整个电路的频响曲线。
上述过程也可利用相关软件来设计，如pspice，POWER-4-5-6。
以下是一些解释：
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已知部分的频响曲线是指除Kea(补偿放大器)外的所有部分的乘积，在波得图上是相加。
环路带宽当然希望越高越好，但受到几方面的限制：
a）香农采样定理决定了不可能大于1/2Fs;
b）右半平面零点(RHZ)的影响，RHZ随输入电压，负载，电感量大小而变化，几乎无法补偿，我们只有把带宽设计的远离它，一般取其1/4-1/5;
c）补偿放大器的带宽不是无穷大，当把环路带宽设的很高时会受到补偿放大器无法提供增益的限制，及电容零点受温度影响等。所以一般实际带宽取开关频率的1/6-1/10。
为帮助大家尽快掌握开关电源环路补偿设计、应用，熟悉自动控制理论的基础知识，如零点/极点概念、对系统的影响，伯德图、相位裕度、穿越频率等，到什么是环路补偿，补偿在电路中的位置及作用、如何设置，再结合经验设计，从功率等级、补偿类型模型电路，学会电源环路补偿整个完整的项目流程，全方位为帮助您解决各种电源环路设计上的难题。为此，小编精选了十本经典的开关电源（SMPS）环路补偿系列入门进阶书籍，供大家学习参考。
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