本文介紹如何利用波特圖來快速評估您的電源設(shè)計(jì)是否滿足動(dòng)態(tài)控制行為要求,。電源通常通過控制環(huán)路保持固定的輸出電壓,。這個(gè)控制環(huán)路可能穩(wěn)定，也可能不穩(wěn)定,；可以快速調(diào)節(jié),，也可以慢速調(diào)節(jié),。在大多數(shù)情況下,，都可以使用波特圖來描述控制環(huán)路。通過使用波特圖,，您可以查看控制環(huán)路的速度,，特別是其調(diào)節(jié)穩(wěn)定性。

圖1.使用控制環(huán)路（以綠色顯示）來調(diào)節(jié)其輸出電壓的開關(guān)穩(wěn)壓器示例

圖1所示是采用降壓拓?fù)涞牡湫烷_關(guān)穩(wěn)壓器,。它將較高的輸入電壓轉(zhuǎn)換為較低的輸出電壓,。目標(biāo)是盡可能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)輸出電壓VOUT。為此,，通過反饋(FB)引腳將控制環(huán)路集成到電路中,。它可以檢測到VOUT的電壓變化?？刂骗h(huán)路應(yīng)能夠快速響應(yīng),，以便始終盡可能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)VOUT。每當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí),，都必須重新調(diào)節(jié)輸出電壓,。

圖2.顯示控制環(huán)路增益的波特圖（約80 kHz時(shí)，達(dá)到0 dB交越點(diǎn)）

圖2所示為波特圖中控制環(huán)路的增益曲線,，其中提供了兩條重要信息,。可以得到增益等于1（即0 dB）時(shí)的頻率,。對于圖2所示的控制環(huán)路,，這個(gè)所謂的交越頻率出現(xiàn)在約80 kHz處。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),，此頻率不得超過開關(guān)模式電源的設(shè)定開關(guān)頻率的十分之一,。否則，可能會導(dǎo)致電路不穩(wěn)定,。圖中顯示的第二條重要信息是增益曲線下方的區(qū)域,，即函數(shù)積分。直流增益和交越頻率越高,，控制環(huán)路就能更好地讓輸出電壓保持恒定,。

圖3.控制環(huán)路的相位曲線，相位裕量為60°

圖3顯示波特圖中的相位曲線,。從該圖中可以讀取的最重要的參數(shù)值是相位裕量,。通過這個(gè)數(shù)值可以判斷控制環(huán)路的穩(wěn)定性。相位裕量可以從增益圖中的交越頻率處讀?。▍⒁妶D2）。在所示的示例中,，交越頻率為80 kHz,。所以,，圖3中的相位裕量約為60°。相位裕量低于約40°即被視為不穩(wěn)定,。當(dāng)相位裕量在40°和70°之間時(shí),，控制環(huán)路設(shè)置良好。在此范圍內(nèi),，能夠較好地同時(shí)兼顧調(diào)節(jié)速度和穩(wěn)定性,。相位裕量高于70°時(shí)，系統(tǒng)非常穩(wěn)定,，但是調(diào)節(jié)速度非常慢,。

開關(guān)穩(wěn)壓器的數(shù)據(jù)手冊中一般不提供波特圖。原因在于,，波特圖在很大程度上取決于電路設(shè)計(jì),。使用的開關(guān)頻率、選擇的外部元件（例如電感和輸出電容）,，以及各自的工作條件（例如輸入電壓,、輸出電壓和負(fù)載電流）都會產(chǎn)生巨大影響。所以,，一般使用計(jì)算工具（例如LTpowerCAD?）或仿真工具（例如LTspice?）生成波特圖,。借助這些工具生成波特圖，您就可以快速判斷設(shè)計(jì)的電路是否能夠滿足動(dòng)態(tài)控制行為要求,。

作者簡介

Frederik Dostal曾就讀于德國埃爾蘭根大學(xué)微電子學(xué)專業(yè),。他于2001年開始工作，涉足電源管理業(yè)務(wù),，曾擔(dān)任各種應(yīng)用工程師職位,，并在亞利桑那州鳳凰城工作了4年，負(fù)責(zé)開關(guān)模式電源,。他于2009年加入ADI公司,，并在慕尼黑ADI公司擔(dān)任電源管理現(xiàn)場應(yīng)用工程師。