六步学会开关电源补偿器Gc(s)的设计流程

开关电源的动态小信号环路参数Gc(s) 设计 ，一直是开关电源开发人员非常头疼、不知所措、难以把握的事情。

下面我们将分步骤来解析补偿器Gc(s)的设计流程，首先让我们来看下，开关电源的一般结构框图和它的小信号传递函数框图。

                     

                         图1：开关电源的结构框图                                                                                          图2：小信号传递函数框图

我们可以看见图2中有一个闭环后的环增益T(s)，它为:T(s) = H⋅ Gc(s)⋅ Hoc⋅ KD⋅ G′vc(s)= Gc(s)⋅ Tu(s)，其中:Tu(s) = H⋅ Hoc⋅ KD⋅ G′vc(s)是未加补偿(误差放大器)时的环增益，也有文献将其称作开环环增益。

那么如何设计补偿器Gc(s)，我们将通过如下6个步骤解析其设计流程：

第1步：根据控制策略，选择补偿器的结构:

                        

                                电压型控制的补偿器结构                                                                                   峰值电流型控制的补偿结构

关于这部分的详细介绍，可以观看如下课程了解学习：

	3.1传递函数的频域表示-Bode图 3.2七种常见环节的Bode图-上 3.3七种常见环节的Bode图-中 3.4七种常见环节的Bode图-下及组合环节的Bode图	立即播放>>>
	6.1 开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程 6.2 开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路	立即播放>>>
	7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上 7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中 7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下	立即播放>>>

第2步：计算设计工作点上的等效功率级小信号传递函数G′vc(s):

关于这部分的详细介绍，可以观看如下课程了解学习：

	2.1等效功率级的一般小信号等效电路-上 2.2等效功率级的一般小信号等效电路-下 2.3电压型控制等效功率级的小信号传递函数 2.4峰值电流型控制等效功率级的小信号传递函数 2.5峰值电流型控制下基本变换器的小信号传递函数	立即播放>>>
	4.1功率变换器的一般小信号等效电路 4.2三个基本变换器的小信号传递函数 4.3 Buck变换器的小信号传递函数剖析	立即播放>>>
	5.1等效功率级的一般小信号等效电路-上 5.2等效功率级的一般小信号等效电路-下 5.3电压型控制等效功率级的小信号传递函数 5.4峰值电流型控制等效功率级的小信号传递函数 5.5峰值电流型控制下基本变换器的小信号传递函数	立即播放>>>
	6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程 6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路	立即播放>>>
	7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上 7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中 7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下	立即播放>>>

第3步：设计光耦隔离电路的参数 Hoc:

Hoc 可近似为一个比例环节，其大小会影响开关电源的静态稳压精度。

关于这部分的详细介绍，可以观看如下课程了解学习：

	6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程 6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路	立即播放>>>
	7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上 7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中 7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下	立即播放>>>

第4步：设计输出电压的反馈取样参数 H:

关于这部分的详细介绍，可以观看如下课程了解学习：

	6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程 6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路	立即播放>>>
	7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上 7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中 7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下	立即播放>>>

第5步：根据下图的环增益要求及所选的补偿器结构，设计具体的补偿器Gc(s)参数 :

关于这部分的详细介绍，可以观看如下课程了解学习：

	6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程 6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路	立即播放>>>
	7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上 7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中 7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下	立即播放>>>

第6步：对设计的Gc(s)参数，进行实验，并通过仪器测试全输入/全负载范围内的环增益。

关于这部分的详细介绍，可以观看如下课程了解学习：

	6.1开关电源的小信号传递函数框图与闭环小信号动态方程 6.2开关电源的环增益与稳定性判据及闭环小信号等效电路	立即播放>>>
	7.1 可以解析之开关电源的小信号设计-上 7.2 可以解析之开关电源的小信号设计-中 7.3 无法解析之开关电源的小信号设计-下	立即播放>>>
	8.1开关电源的闭环小信号环增益测试 8.2开关电源的其它小信号传递函数测试	立即播放>>>

以上这种设计方法，是张兴柱博士长期对开关电源的动态小信号进行研究的心得，将开关电源的动态小信号分析结果，运用到实际的开关电源产品，通过验证后，总结出来的一套完整、系统的小信号设计方法，并精心制作成《开关电源的小信号环路设计》课程。

在实际运用过程中，需要掌握完整的小信号理论知识，即要完全听明白《开关电源的小信号环路设计》课程后，方能进行；同时还有一个条件，也即所用的功率级之小信号传递函数可以解析得到。后者对于极大部分 PWM 变换器来讲，都不是问题，只是前者需要自己的学习、努力才行!

【课程目录】

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适合谁学？

1、开关电源产品，与其它电力电子产品的所有开发人员；

2、开关电源方向，与其它电力电子方向的硕士生、博士生；

学完课程您将有如下收获

在产品研发中，极大地提高所开发的开关电源产品之性能，并能迅速提升自己的开关电源动态小信号知识。

【讲师介绍】

张兴柱博士

曾任深圳华为电源技术研究部总经理     

二次/工业电源产品线副总监     

美国 Virginia Tech 电子研究中心客座教授

1983、1987、1990 年分获浙江大学电机系电力电子技术的学士、硕士和博士  

1990~1995 年在浙江大学从事电力电子的教学与科研，1992 年评为副教授

1995~1998 年任美国Virginia Tech 电力电子研究中心客座教授  

1998~2001 年任深圳华为电气公司电源技术研究部总经理，二次/工业电源产品线副总监 2002~至今任普高（杭州）科技开发有限公司总经理

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