◆图书简介◆

本书内容从理论分析到实际拓扑结构，层层推进。最开始介绍了一些理论知识，重点讨论穿越频率和相位裕量等关键参数。后续内容针对电压、电流模式控制中的降压变换器，以及升压变换器、降压—升压变换器、正激变换器、反激变换器、功率因数校正电路、各种控制方案中的LLC变换器、UC384X电路的示例等，以较少的公式，给出了各种拓扑的仿真模型，以及增益补偿、相位提升等设计过程。

本书适合电源设计工程师，初步具备基本电力电子技术和开关电源技术基础的本科生或研究生阅读，也可以作为自动化、电子信息、电力电子与电力传动相关专业本科生、研究生的教学参考用书。

◆ 目录：◆

译者序

原书前言

作者介绍

第1章　介绍 1

第2章　开环系统 2

2.1　传递函数 2

2.1.1　模块化建模 3

2.1.2　反馈拯救了我们 4

2.1.3　需要增益进行调节 5

2.2　反馈的好处 5

2.3　构建振荡器 6

2.3.1　时域仿真 7

2.3.2　不稳定系统 8

2.3.3　远离振荡 9

2.3.4　瞬态响应 10

2.4　选择相位裕量 11

2.4.1　限值在哪里 11

2.5　穿越频率与带宽 12

2.5.1　选择正确的穿越频率值 13

2.6　生成占空比 14

2.6.1　PWM模块的频率响应 15

2.6.2　典型的瞬态响应 16

2.7　如何强制实现穿越 17

2.8　调整环路响应 18

2.8.1　提升相位 19

2.9　极点和零点 20

第3章　三个补偿器 21

3.1　补偿器的交流响应 22

3.2　采用1型补偿器进行补偿 22

3.2.1　仿真1型补偿器 23

3.2.2　在几秒钟内得到的结果 24

3.3　带有运算放大器（OPA）的2型

补偿器-Ⅰ 25

3.4　带有运算放大器（OPA）的2型

补偿器 -Ⅱ 26

3.4.1　2型补偿器的仿真 27

3.4.2　2型补偿器的交流响应 28

3.5　带有运算放大器（OPA）的3型

补偿器 -Ⅰ 29

3.6　带有运算放大器（OPA）的3型

补偿器 -Ⅱ 30

3.6.1　3型补偿器-基于运算放大器（OPA）

的仿真 31

3.7　了解运算放大器（OPA）的影响 32

3.8　运算放大器（OPA）特性的影响 33

3.9　PID模块 34

3.10　增加一个额外的极点 35

3.11　从PID到3型补偿器 36

3.12　运算放大器（OPA）和PID 37

第4章　光电耦合器和TL431 39

4.1　光电耦合器 39

4.1.1　移动光电耦合器的极点位置 40

4.1.2　光电耦合器的仿真和TL431 41

4.2　TL431和1型补偿器 42

4.2.1　TL431和1型补偿器的仿真 43

4.2.2　TL431的快速和慢速通道 44

4.3　TL431和2型补偿器 46

4.3.1　用TL431设计2型补偿器 47

4.3.2　TL431和2型补偿器的仿真 48

4.3.3　一种无快速通道的2型补偿器 49

4.4　TL431和3型补偿器 50

4.4.1　用TL431设计3型补偿器 51

4.4.2　无快速通道的3型补偿器的仿真 53

4.5　运算跨导放大器（OTA）补偿 54

4.5.1　利用OTA设计1型补偿器 55

4.5.2　利用OTA设计2型补偿器 56

4.5.3　OTA 2型补偿器的仿真 57

4.6　数字补偿器 59

4.6.1　2型数字补偿器的仿真 60

4.6.2　一种3型数字补偿器 61

4.6.3　3型数字补偿器的仿真 62

4.6.4　构建离散时间PID 63

4.6.5　仿真数字滤波PID 64

4.7　稳定开关变换器 65

4.7.1　选择何种补偿器 65

4.7.2　可靠性 66

4.7.3　蒙特卡罗 67

4.8　输入滤波器的交互影响 68

4.8.1　阻抗特性 69

4.8.2　注意重叠 69

4.8.3　阻尼滤波器 71

第5章　降压变换器 73

5.1　电压模式降压变换器 73

5.1.1　功率级和补偿 74

5.1.2　环路增益补偿 75

5.1.3　瞬时响应 76

5.1.4　为元器件分配容差 77

5.1.5　可视化结果 78

5.1.6　同步降压变换器 79

5.1.7　在实际电源产品中断开环路 79

5.2　电流模式降压变换器 81

5.2.1　功率级和补偿 82

5.2.2　环路增益补偿 83

5.2.3　瞬态响应 84

5.3　恒定导通时间降压变换器 85

5.3.1　功率级和补偿 86

5.3.2　环路增益和瞬态响应 87

第6章　正激变换器 89

6.1　电压模式正激变换器 89

6.1.1　稳态运行 90

6.1.2　增益补偿和瞬态响应 91

6.2　电流模式正激变换器 92

6.2.1　功率级交流响应 93

6.2.2　增益补偿 94

6.3　电压模式有源箝位正激变换器 95

6.3.1　增益补偿 96

第7章　全桥变换器 97

7.1　电流模式全桥变换器 97

7.1.1　补偿和瞬态响应 98

7.2　电压模式移相全桥变换器 99

7.2.1　工作点和交流响应 100

7.2.2　补偿和瞬态响应 101

第8章　升压变换器 102

8.1　电压模式升压变换器 102

8.1.1　补偿电压模式升压变换器 103

8.1.2　工作点和增益补偿 104

8.2　电流模式升压变换器 105

8.2.1　功率级交流响应 107

8.2.2　闭环瞬态响应 108

第9章　功率因数校正电路 110

9.1　临界导通模式功率因数校正器 110

9.1.1　选择穿越频率 111

9.1.2　瞬态响应 112

9.2　连续导通模式功率因数校正器 113

9.2.1　总谐波失真 114

9.2.2　补偿后的连续导通模式功率因数

校正器 115

第10章　降压—升压变换器 117

10.1　电压模式降压—升压变换器 117

10.1.1　补偿后的电压模式降压—升压

变换器 118

10.1.2　工作点和增益补偿 120

10.2　电流模式降压—升压变换器 121

10.2.1　功率级交流响应 122

10.2.2　闭环瞬态响应 123

第11章　反激变换器 125

11.1　电压模式反激变换器 125

11.1.1　电压模式的功率级响应 126

11.1.2　补偿后的环路增益 127

11.2　电流模式反激变换器 129

11.2.1　一阶响应 130

11.2.2　设计补偿器 131

11.2.3　补偿后的环路增益 132

11.3　电流模式准谐振反激变换器 134

11.3.1　一阶响应 135

11.4　多路输出准谐振反激变换器 136

11.4.1　补偿多路输出准谐振反激

变换器 137

11.4.2　反激多路输出加权反馈控制 138

11.4.3　补偿环路和瞬态阶跃 139

第12章　第二级LC滤波器 140

第13章　UC384X控制器 142

13.1　斜坡补偿与UC384X控制器 142

13.2　基于UC384X的非隔离反激变换器 143

13.3　基于UC384X的隔离反激变换器 144

第14章　单级功率因数校正电路 146

14.1　单级功率因数校正反激变换器 146

14.2　工作点波形 147

第15章　电流模式单端初级电感

变换器 149

15.1　工作点波形 150

15.2　 交流响应和瞬态阶跃响应 151

第16章　LLC变换器 153

16.1　直接变频控制的LLC变换器 153

16.2　功率级响应 154

16.3　交流响应的高度可变性 156

16.4　闭环响应 157

16.5　Bang-Bang电荷控制的LLC变换器 158

16.5.1　功率级特性 159

16.5.2　一个表现良好的交流响应 160

16.6　电流模式LLC变换器 161

16.6.1　电流模式LLC变换器的仿真 162

16.6.2　补偿电流模式LLC变换器 164

第17章　实践操作 166

17.1　基于UC3843的降压变换器 167

17.2　检查环路增益 168

关于本主题推荐阅读的几本书籍 169

参考文献 171

◆ 前言：◆

在我举办的教学培训研讨会中，设计开关电源的控制环路是工程师们常常遇到的一个挑战。尽管相关理论易于理解，但教科书中的示例往往缺乏实际应用的细节，且通常基于特定的控制方案。许多开关电源的稳定性设计往往依赖反复试验，随后才进行大规模生产，这样的流程无法保证产品在整个运行周期内保持稳定。不当的环路补偿可能导致启动时序不正确、电压过冲使适配器锁死、输出电压下冲使后级逻辑电路失效，甚至元器件老化产生噪声等问题。这些问题都可能导致生产线停工，甚至更严重的情况，如产品召回。

关于环路控制的文献已经相当丰富，我希望这本书能够有所不同。首先，我简要介绍了一些理论内容，重点讨论穿越频率和相位裕量等关键参数。阅读完这些内容后，你将不会再随意选择这些参数，并理解它们在环路闭合后对瞬态响应的影响。其次，了解补偿器的构建方式及有源器件如何影响设计和预期的交流响应也至关重要，例如，像TL431这样的器件，如果忽视其自身的约束条件，可能会使设计变得复杂。这本书简洁明了，直击要害，对于希望深入学习基础理论的工程师，书末的参考书籍和文章将提供更详细的信息。

最后，本书是面向设计的，大多数示例都可以在免费的SIMPLIS ELEMENTS演示版本中运行。所有模型均可通过我的个人主页下载，轻松运行。每个电路均配有自动计算的宏，以确定所选穿越频率和相位裕量所需的元器件值。然后，可以运行交流或瞬态仿真来检验结果。我希望你喜欢这种新的实用手册风格和节奏。如果你有任何建议或评论，请随时通过电子邮件（cbasso@orange.fr）与我联系。

◆ 作者简介：◆

Christophe Basso 是国际知名的电源技术专家，拥有25年以上行业经验与25项电源变换专利。他发明的 NCP120X 系列集成电路确立了低待机功耗的新标准。作为多部电源工程著作的作者，代表作有《开关电源控制环路设计》《大道至简：快速求解线性电路传递函数》。他擅长以实用方法解析复杂系统，帮助工程师高效理解和设计各类开关电源电路，常年活跃于全球电源技术推广与实践一线。

◆ 译者简介：◆

文天祥(Eric Wen)，IEEE Senior Member，高级工程师，长期专注于电力电子的研究和创新，对电力电子拓扑结构、电力电子器件、AIoT、新能源相关技术有深入的研究和独特的见解，擅长照明电子系统、AIoT智能电子硬件、新能源电力电子等平台架构设计和开发。同时对于电力电子产品的可靠性设计、品质管控，产品验证、生命周期管理以及规模化生产有丰富的实践经验。在电源设计及应用领域积累并获得了多项国际、国内专利。并编著、翻译出版多部电力电子、电源设计应用相关书籍。

◆ 译者序：◆

每次阅读Christophe Basso的著作，我都会被他的技术严谨性和逻辑自洽所折服。即便是一个简单的拓扑结构，他也能从多个维度（如公式推导、数值计算、仿真分析等）进行交叉验证，这种深入细致的分析方式，无论对于书籍的撰写还是工程实践，都具有极高的参考价值。令我高兴的是，作为他指定的中文版译者，我有幸最早接触到他的著作及出版信息，并与他进行频繁的讨论，整个过程中我受益良多。

开关电源（开关变换器）的环路稳定性设计是每一位电源工程师在研发过程中必须面对的挑战。目前市面上大多数开关电源设计参考书都会涉及环路设计，但许多书籍在讲解时，常常推导复杂的控制理论，并列出晦涩难懂的数学公式，使得许多电源工程师读后依然感到困惑，难以将理论与实际工程设计相结合。

本书的作者Christophe Basso凭借丰富的开关电源理论和工程设计经验，特别是在开关电源环路补偿方面，形成了自己独特的见解，并发展出一套完备的分析方法。在他的职业生涯中，已出版多本开关电源工程设计的畅销书。作者的几本关于开关电源环路控制的经典著作（如《开关电源控制环路设计》《线性电路传递函数快速分析技术》和《开关电源仿真与设计—基于 SPICE》）涵盖了从仿真到环路设计，再到快速分析技术等内容，深受读者欢迎，中文版销量十分可观。

本书将开关电源环路控制的理论与实际工程设计相结合，适合具有基本电力电子学基础和一定产品调试经验的电源工程师使用。通过学习本书，工程师可以避免通过试错法进行环路调试，而是能够根据运算放大器、TL431、OTA等补偿技术，设计出稳定的开关电源。

在翻译本书的过程中，我与Christophe Basso本人进行了大量沟通，同时查阅了大量相关文献。正如我之前的书籍出版一样，机械工业出版社的编辑江婧婧从立项到完稿，给予了我极大的支持，并在审稿过程中提供了细致的帮助。同时，我的妻子王牡丹一直给予我全力支持，儿子夕宝也从懵懂的幼儿成长为一名懂事的小学生，他们见证了我孜孜不倦的工作，尽管偶尔会有打扰，但我始终感到幸福与充实。没有他们背后的默默付出，本书也无法顺利出版。

尽管本书经过多次审校，但由于个人能力所限，翻译过程中若有不足之处，还请读者批评指正。欢迎对书中的内容或术语翻译进行讨论，邮箱：eric.wen1984@qq.com，谢谢！