本次繼續(xù)上篇文章的Boost開關(guān)電源補償電路設(shè)計分析。首先需要弄清楚什么是環(huán)路補償，環(huán)路補償指的是，在一個閉環(huán)系統(tǒng)中，開關(guān)電源電路輸出反饋電路，用來補償電源變換器系統(tǒng)在存在擾動的情況時的性能不足，從而維持系統(tǒng)的穩(wěn)定或者較優(yōu)的狀態(tài)。補償電路一般是運放和電阻電容組成的電路。補償電路是為了解決開環(huán)電路的不穩(wěn)定。
對于電源電路而言，不論是Buck還是Boost或者Buck-Boost電路，導(dǎo)致電源輸出不穩(wěn)定的因素主要是輸入電壓和輸出負(fù)載的變化。而這兩者的變化，都有可能導(dǎo)致輸出不穩(wěn)定，例如輸出電壓震蕩劇烈或者在一定的時間內(nèi)無法回到額定輸出電壓，這對電源來說都是致命的危害，所以要進(jìn)行環(huán)路補償，使其面對外界干擾時可以穩(wěn)定輸出。因此，總體來說，進(jìn)行環(huán)路補償有以下兩個原因：一是希望輸入和負(fù)載變化時，輸出能快速回到穩(wěn)定值；二是在系統(tǒng)系統(tǒng)在受到干擾后，能快速回到穩(wěn)定值，并且超調(diào)值在可接受的范圍內(nèi)。本篇文章的計算過程已附加在文末，歡迎各位交流閱讀，由于環(huán)路補償知識很多，本篇僅以Boost電路環(huán)路補償介紹，后續(xù)將對環(huán)路補償方面的知識進(jìn)行更多的理論計算及仿真分析，歡迎大家關(guān)注和支持。
由于升壓變換器固有的右半平面零點特性，在連續(xù)導(dǎo)通模式下工作的電壓型升壓變換器比buck變換器更難穩(wěn)定。升壓變換器的雙極和右半平面零點與輸入電壓、輸出電壓、負(fù)載電阻、電感和輸出電容均有關(guān)系，這進(jìn)一步復(fù)雜化了傳遞函數(shù)。因此如何分析和理解boost變換器的傳遞函數(shù)是實現(xiàn)Boost環(huán)路補償?shù)年P(guān)鍵一步，下面將首先分析boost變換器的傳遞函數(shù)，結(jié)合傳遞函數(shù)完成環(huán)路補償?shù)膮?shù)設(shè)計。
圖1 是boost變換器原理圖
其反饋控制框圖如下
其中Gvd(s)是變換器的占空比d(s)到輸出電壓Vo(s)的傳遞函數(shù)，Gm(s)為PWM脈寬調(diào)制器的傳遞函數(shù)，H(s)表示反饋網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)，G(s)為補償網(wǎng)路的傳遞函數(shù)?？傻玫絙oost變換器控制框圖各模塊的傳遞函數(shù)：
其中，
PWM脈寬調(diào)制信號傳遞函數(shù)
反饋網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)
因此Boost變換器的傳遞函數(shù)為
計算過程如下，原文件已附加到文末。
由上式可以看出Boost變換器的傳遞函數(shù)存在一個右半平面的零點，為了避免此零點引起過多的相移，需要進(jìn)行頻率補償。根據(jù)已知條件，代入相關(guān)數(shù)據(jù)可得不加補償器時Boost變換器的波特圖
從波特圖中可以看出在低頻時Boost變換器增益保持不變，整個增益以-40Db/decade穿越0dB線，顯然系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，需要添加補償網(wǎng)絡(luò)來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所添加的補償網(wǎng)絡(luò)可以提供一個+20Db/decade的斜率，本次采用雙零點雙極點補償電路，如圖所示
后話：環(huán)路補償設(shè)計是開關(guān)電源行業(yè)的一大難題，新手工程師在學(xué)習(xí)或者調(diào)試環(huán)路設(shè)計時總感覺無從下手，甚至大部分資深的電源設(shè)計工程師都對環(huán)路補償一知半解。究其原因主要是因為大部分工程師從來沒有進(jìn)行過實際的開關(guān)電源環(huán)路響應(yīng)測試（包括增益曲線與相位曲線）。當(dāng)然環(huán)路穩(wěn)定性的相關(guān)性能指標(biāo)可以通過理論計算或者軟件仿真，但是因為其計算復(fù)雜并且準(zhǔn)確度不高，造成實際應(yīng)用有限。個人認(rèn)為理論計算僅供參考，還是以實際測試為準(zhǔn)，不過不是說理論分析就多次一舉，理論結(jié)合實際才能增加個人的思考及動手能力，也能夠給自己增加經(jīng)驗和解決問題的思路。后續(xù)將對環(huán)路補償類型方面的知識進(jìn)行介紹和分析，歡迎大家關(guān)注和支持。