 为什么开关电源需要控制系统使输出稳定跟踪参考源是大多数开关电源的必要能力。大多数开关电源为恒压输出，对于恒定负载系统，如LED驱动，输出恒压和恒流是类似的。 据电感伏秒平衡公式，输入电压不变，即便不使用任何闭环控制方法，开关电源依然能够稳定输出电压。但是此时开关电源系统的稳压性能是很差的，这是由于以下几个原因： 第一，在负载突变时，系统的输出电压一般会跳变后恢复。这是由功率级(Plant， Power stage)的零极点导致的。 第二，在负载增加时，输出电压会降低。这是线路、电感、电容和开关器件的损耗导致的。 第三，对于异步整流的系统，在进入DCM时输出会被充高，这是被动开关器件的非线性特性导致的。 对于上述问题，使用反馈控制，即让输出电压与参考电压作差或比较，不断调整功率管开关的时机来稳定输出电压，是最通用、最精确的方法。 开关电源控制为什么比想象中复杂？当初学者学习开关电源时，会发现设计出稳定且可以带负载的开关电源系统是比较容易的。在使用集成IC时，往往只需要按照数据手册的推荐配置进行设计即可。在设计分立电源模块时，压低开环穿越频率可以解决几乎所有稳定性问题。开关电源发展了数十年，这样的设计思路一度被认为是正确的。这也使得开关电源曾经是缓慢，低精度，高噪声的代名词。但是近年来大功率和电池供电用电器对电源要求的提高，高速，大功率的开关电源需求日益增加。比如移动设备CPU的供电电源，其负载大小随着 CPU 占用率动态超频核心关闭等快速跳动，未经优化的开关电源系统无法胜任，而CPU功耗较高，线性稳压器无法承受。因此现在的开关电源不光要解决电压转换问题，还需要具有较好的动态性能，又快又准地稳定负载电压。 大多数开关电源系统采用负反馈控制。因此构建小信号模型是常用的分析方法。理想系统的闭环波特图增益是恒定的1，相位为0，输出电压和负载电流无关，这显然无法做到。既然如此，人们不断研究什么样的控制方法能最大程度地满足要求。这些研究比我们想象中复杂，主要体现在以下几个方面。 1、系统建模的难度 开关电源系统的精确建模一直是学界的研究方向，建模方法有状态空间平均法、描述函数法等。开关电源系统包含大量非线性特性，同时参数众多，其建模的难度体现在以下几个方面： 首先，开关过程是离散的，构建平均模型是一个比较通用的简化方法。但是平均模型无法准确预测开关电源在在开关频率附近的频率特性，也无法还原如次谐波震荡等现象 其次，即便可以使用平均模型简化，大多数开关电源系统依然是典型的非线性系统。这是因为PWM控制器本身在平均后是一个乘法器且占空比值是被限制在0和1之间的。这使得开关电源系统不能像线性电路一样简单地推导，无法直接根据电路元件列写s域函数。 再次，某些拓扑（如Boost）具有右半平面零点。直观的说，对于Boost 的功率级，增加 PWM 信号的占空比不会立即使输出电压增高，而是先下降后升高。 另外，电路中的寄生参数无法被忽略。考虑电容ESR，电感ESR等寄生参数后，系统的功率级传递函数就已经复杂到难以计算。往往需要借助支持符号运算的计算工具软件推导，或者直接进行数值求解。 最后，输入电压、输出负载等外部参数都是影响频率特性的因素，而这些因素都是可能变化的或未知的。比如在设计通用电源模块时你不知道实际负载会是多大，会自带多少输入电容，它的ESR特性如何等等信息。 2、系统测试的难度 开关电源的小信号环路测试一般需要使用环路分析仪。本质上是一个基带（不含RF变频器件）的矢量网络分析仪。对于没有相关设备的实验室，只能通过过冲、振铃等现象反推、估算系统的相位裕度、穿越频率等信息。而这样的反推、估算往往是不准确的。 而针对大信号测试，高动态性能的电子负载必不可少。电子负载的点流跳变速率、测试线缆寄生电感等因素都会影响测试结果。高性能的测试平台一般价值不菲。 开关电源的被控量和被控对象是什么？ 在开关电源中，被控量可以是电流或电压。一般来说，DCDC变换器以恒压变换器为主。因此被控量一般是输出电压。由于输出电压可能波动，更精确地说被控量一般是平均输出电压，这一点在依赖输出电容ESR的控制方式中尤为体现。 控制系统输出控制信号给功率级（Power Stage），也就是开关电源系统的被控对象（Plant），你可以把它理解为前文所述的“拓扑”，如Buck，Boost，Flyback等。功率级一般包含输入电源、开关管（含MOS、BJT、IGBT和二极管）、电感（或变压器）、输出电容和负载。就控制过程（而非功率变换）而言，功率级的输入信号是开关管的开关信号，输出是被控量的反馈信号。 表：开关变换器类型与被控量的关系
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