第 3 节

Type-II 补偿:用一个零点稳住环路

在误差放大器周围加入 R-C 补偿网络,用零点抵消 LC 极点的相位滞后,同时保持高 DC 增益。

补偿的核心思路:在误差放大器的反馈回路中加入 R-C 网络,改变环路增益的频率特性。Type-II 补偿器(也称 PI + 极点补偿)有一个零点和一个高频极点,配合积分器(极点位于原点)实现:极高 DC 增益 → 零稳态误差;零点提升中频相位 → 足够 PM;高频极点衰减开关噪声。

本节电路参数:VCVS 增益 = 1000(模拟运放),R_in = 10kΩ,R_comp = 10kΩ,C_comp1 = 100nF(与 R_comp 串联),C_comp2 = 1.5nF(并联),Rdc = 1MΩ(提供弱 DC 偏置路径,不影响 AC 特性)。零点 fz = 1/(2π×R_comp×C_comp1) ≈ 159Hz——低于 LC 谐振频率,在穿越频率之前'拉起'相位。高频极点 fp ≈ 1/(2π×R_comp×C_comp2) ≈ 10.6kHz——远高于穿越频率,只用于噪声衰减。

结果:运行仿真,输出稳定在 ~6V,无振荡。与 L1 相比——同样的高增益,但加了补偿网络后完全稳定。与 Ch4 相比——补偿后的 DC 精度远高于比例控制。这就是'鱼与熊掌兼得':高增益 + 稳定性。

Type-II 补偿 Buck:高增益+稳定

R_comp=10k, C_comp1=100nF (fz≈159Hz), C_comp2=1.5nF (fp≈10.6kHz)。稳定且高精度。

读完这一节后,先运行示例,再对照上面的观察点去看节点、电流和波形变化;如果想继续自由操作,可以把当前示例单独打开。

本节抓手

  • Type-II 补偿 = 积分器(原点极点)+ 一个零点 + 一个高频极点
  • 零点位置在 LC 谐振频率之前,用于提升相位裕量
  • 高频极点远高于穿越频率,仅用于衰减开关纹波
  • 补偿后:高 DC 增益(精度)+ 足够 PM(稳定)

建议观察

  • out 波形:稳定在 ~6V,无 L1 那样的振荡
  • 关注启动瞬态:干净、无过冲——良好相位裕量的表现
  • 稳态误差远小于 Ch4(参考 Vref=0.5V vs 0.45V,但 Vout 更接近 6V)