图1 使用控制环路（以绿色显示）来调节其输出电压的开关稳压器示例
图1所示是采用降压拓扑的典型开关稳压器。它将较高的输入电压转换为较低的输出电压。目标是尽可能准确地调节输出电压VOUT。为此，通过反馈(FB)引脚将控制环路集成到电路中。它可以检测到VOUT的电压变化。控制环路应能够快速响应，以便始终尽可能准确地调节VOUT。每当输入电压或负载电流发生变化时，都必须重新调节输出电压。
图2 显示控制环路增益的波特图（约80 kHz时，达到0 dB交越点）
图2所示为波特图中控制环路的增益曲线，其中提供了两条重要信息。可以得到增益等于1（即0 dB）时的频率。对于图2所示的控制环路，这个所谓的交越频率出现在约80 kHz处。根据经验，此频率不得超过开关模式电源的设定开关频率的十分之一。否则，可能会导致电路不稳定。图中显示的第二条重要信息是增益曲线下方的区域，即函数积分。直流增益和交越频率越高，控制环路就能更好地让输出电压保持恒定。
图3 控制环路的相位曲线，相位裕量为60°
图3显示波特图中的相位曲线。从该图中可以读取的最重要的参数值是相位裕量。通过这个数值可以判断控制环路的稳定性。相位裕量可以从增益图中的交越频率处读取（参见图2）。在所示的示例中，交越频率为80 kHz。所以，图3中的相位裕量约为60°。相位裕量低于约40°即被视为不稳定。当相位裕量在40°和70°之间时，控制环路设置良好。在此范围内，能够较好地同时兼顾调节速度和稳定性。相位裕量高于70°时，系统非常稳定，但是调节速度非常慢。
开关稳压器的数据手册中一般不提供波特图。原因在于，波特图在很大程度上取决于电路设计。使用的开关频率、选择的外部元件（例如电感和输出电容），以及各自的工作条件（例如输入电压、输出电压和负载电流）都会产生巨大影响。所以，一般使用计算工具（例如LTpowerCAD?）或仿真工具（例如LTspice?）生成波特图。借助这些工具生成波特图，您就可以快速判断设计的电路是否能够满足动态控制行为要求。
作者简介
Frederik Dostal曾就读于德国埃尔兰根大学微电子学专业。他于2001年开始工作，涉足电源管理业务，曾担任各种应用工程师职位，并在亚利桑那州凤凰城工作了4年，负责开关模式电源。他于2009年加入ADI公司，并在慕尼黑ADI公司担任电源管理现场应用工程师。联系方式：frederik.dostal@analog.com。
