開關(guān)電源依靠反饋控制環(huán)路來保證在不同的負(fù)載情況下得到所需的電壓和電流。反饋控制環(huán)路的設(shè)計(jì)影響到許多因素，包括電壓調(diào)整、穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)。
當(dāng)某個(gè)反饋控制環(huán)路在某個(gè)頻率的環(huán)路增益為單位增益或更高且總的相位延遲等于360 時(shí)，反饋控制環(huán)路將會產(chǎn)生振蕩。穩(wěn)定性通常用下面兩個(gè)參數(shù)來衡量：

相位裕量:當(dāng)環(huán)路增益為單位增益時(shí)實(shí)際相位延遲與360 間的差值，以度為單位表示。

增益裕量:當(dāng)總相位延遲為360 時(shí)，增益低于單位增益的量，以分貝為單位表示。

對多數(shù)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)路增益大于0dB時(shí)，相位裕量都大于45 (小于315)。當(dāng)環(huán)路相位延遲達(dá)到360 時(shí)，增益裕量為-20dB或更低。

如果這些條件得到滿足，控制環(huán)將具有接近最優(yōu)的響應(yīng)；它將是無條件穩(wěn)定的，即不會阻尼過小也不會阻尼過大。通過測量在遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出控制環(huán)通常操作帶寬的情況下控制環(huán)的頻率響應(yīng)，可以保證能夠反映出所有可能的情況。

圖1中的實(shí)線給出的是一個(gè)單輸出開關(guān)電源的控制環(huán)增益和相位響應(yīng)曲線。測量是利用一個(gè)GP102增益相位分析儀(一種獨(dú)立的用來評價(jià)控制環(huán)增益和相位裕量的儀器)進(jìn)行的，然后輸入到電子表軟件中。

在這一例子中，從0dB增益交點(diǎn)到360 測量得到的相位裕量為82 (360 到278)。從0dB增益交點(diǎn)到相位達(dá)到360 的增益裕量為-35dB。把這些增益和相位裕量值與-20dB增益裕量和60 相位裕量的目標(biāo)值相比較，可以肯定被測試電源的瞬態(tài)響應(yīng)和調(diào)節(jié)是過阻尼的，也是不可接受的。

0dB交點(diǎn)對應(yīng)的頻率為160Hz，這導(dǎo)致控制環(huán)的響應(yīng)太慢。理想情況下，在1或2KHz處保持正的環(huán)增益是比較合適的，考慮到非常保守的增益和相位裕量，不必接近不穩(wěn)定區(qū)即可改善控制環(huán)的動(dòng)態(tài)特性。當(dāng)然需要對誤差放大器補(bǔ)償器件進(jìn)行一些小的改動(dòng)。進(jìn)行修改后，可以對控制環(huán)重新進(jìn)行測試以保證其無條件穩(wěn)定性。

通常可利用頻率響應(yīng)分析儀(FRA)或增益-相位分析儀進(jìn)行這種測量。這些儀器采用了離散傅里葉變換(DFT)技術(shù)，因?yàn)楸粶y信號經(jīng)常很小且被掩蓋在噪聲和電源開關(guān)臺階所產(chǎn)生的失真中。DFT用來從中提取出感興趣的信號。

測試信號注入

為進(jìn)行測量，F(xiàn)RA向控制環(huán)中注入一個(gè)已知頻率的誤差信號擾動(dòng)。利用兩個(gè)FRA通道來判斷擾動(dòng)要多長時(shí)間才能從誤差放大器輸入到達(dá)電源輸出。

擾動(dòng)信號應(yīng)該在控制環(huán)反饋信號被限制在單條路徑的地方注入，并且來自低阻抗的驅(qū)動(dòng)源。連接到電源輸出或誤差放大器輸出的反饋路徑是注入擾動(dòng)信號的好地方。

通過信號發(fā)生器通過一個(gè)隔離變壓器連接到測試電路，如圖2所示，以保證FRA信號發(fā)生器和被測試電路間的電氣隔離。圖2中示出的注入方法將擾動(dòng)信號注入到誤差放大器的輸入。對于電源輸出電壓在FRA最大輸入電壓限制以內(nèi)的情況，這一方法是合適的。

如果被測量電源的輸出電壓比FRA最大輸入電壓還要高，那么第一種注入方法就不適用了。在圖3中，擾動(dòng)信號被注入到誤差放大器的輸出，此處的控制環(huán)對地電壓比較低。如果電源電壓超過FRA輸入范圍則應(yīng)采用這種注入方法。

選定合適的注入點(diǎn)以后，還必須仔細(xì)地設(shè)定擾動(dòng)信號的幅度。擾動(dòng)的響應(yīng)可通過連接到電源輸出的示波器看到。

開始時(shí)，F(xiàn)RA信號發(fā)生器幅度應(yīng)該設(shè)為零和低頻率，通常在控制環(huán)帶寬的低端。然后慢慢提高FRA信號發(fā)生器的幅度。FRA信號發(fā)生器幅度的一個(gè)比較好的起始點(diǎn)是能夠在示波器上看到電源輸出電壓波動(dòng)為額定輸出電壓的5%左右。

必須在控制環(huán)帶寬的高端重復(fù)這一過程以確保是否可在整個(gè)控制環(huán)帶寬上使用同樣的驅(qū)動(dòng)水平。FRA發(fā)生器不能欠驅(qū)動(dòng)或過驅(qū)動(dòng)控制環(huán)。在此種條件下進(jìn)行的任何測量都是不準(zhǔn)確的。

不大可能在整個(gè)控制環(huán)帶寬范圍內(nèi)使用同一組FRA信號發(fā)生器設(shè)置。這種情況下，可以利用幅度補(bǔ)償來保證頻率切換和環(huán)增益變化時(shí)擾動(dòng)信號穩(wěn)定。這可以通過控制FRA信號發(fā)生器幅度，從而保證恒定的誤差放大器輸入來達(dá)到。

進(jìn)行測量

FRA的兩個(gè)輸入分別連接到注入隔離變壓器的次級的兩端，如圖2和圖3所示。CH2測量控制環(huán)輸出，CH1測量控制環(huán)輸入。測量是相對于地進(jìn)行的。

從10Hz掃描到30KHz，觀察增益和相位測量重復(fù)性，以保證注入控制環(huán)的擾動(dòng)信號幅度是正確的。參考增益-相位圖表核對控制環(huán)增益和相位裕量。

可在誤差放大器一級加入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償器件。再次進(jìn)行從低頻到高頻的掃描可以看到補(bǔ)償值變化的效果。理想情況下，環(huán)增益每頻程應(yīng)該下降-20dB，特別是在控制環(huán)增益經(jīng)過單位增益時(shí)。

功率因數(shù)校正電路

反饋控制環(huán)并不僅限于用于開關(guān)電源的輸出調(diào)節(jié)。通常用在整流橋后的動(dòng)態(tài)功率因數(shù)校正(PFC)電路中采用兩個(gè)控制環(huán)來達(dá)到正弦輸入電流，從而使負(fù)載功率因素接近1.0。PFC電路通�；趯Ｓ玫目刂破鱅C、一個(gè)開關(guān)器件和一個(gè)能量儲存電感器，即所謂的DC連接 。

第一個(gè)控制環(huán)即電壓控制環(huán)，試圖在DC連接或PFC電路輸出維持一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓。