零ESR滤波电容对反馈回路补偿的影响

如果你设计的是反馈回路，那么负反馈就是你忠实的朋友，对稳定性有好处；而正反馈则会把你的放大器变成一个震荡器。反馈回路使用的是反相放大器，相移为180度。但还有一些其它的因素会影响这个180度相移，如果影响过大，就会超过你的裕度，可能将友好的负反馈变成危险的正反馈。

除提到你的电源为电压模式控制外，你没给我任何有关电路的细节，但这不妨碍我回答你的问题。一个人智商很高(顺带一提，是181)有这个好处：对这类电路细节，即使你没有说清楚，我也几乎了如指掌。你使用了一个降压转换器，其输出有一个类似下图所示的LC电路：

图1：SPICE仿真

假设电容的ESR为零，该LC就是一个低通滤波器，其-3db拐点频率为：

 这是一个双极电路，因此其拐点频率以上的频响曲线斜率为-40dB/decade(12分贝/倍频程)。图1的SPICE仿真结果可看到这一点。请注意拐点频率附近的输出特征谐振“峰”(图中实线)和0到180度快速相位变化(图中虚线)。由于相位变化很快，回路很难稳定。该频率附近的任何信号都会很快变成正反馈信号。怎么了得！

作为经验之谈，当电路(指单极电路)处于最大相位滞后为90度的零增益时，频响曲线斜率最好为-20dB/decade (6分贝/倍频程)。那就要有办法将-40dB/decade变为-20dB/decade而不需增加任何成本。我们可用一个寄生元件来实现这样的频响…即借助电容的ESR来实现零增益时所希望的频响。

电阻RESR和电容CAP构成的RC电路的拐点频率为：

 在该拐点频率以上，频响曲线的斜率从-40dB/decade变成 -20db/decade….这正是零增益时我们想要的结果。就让我们来看看，在我们感兴趣的频率范围内增加一个适当的串联ESR(100毫欧)，频响会怎样?

图2：增加电容ESR

注意：现在的相位是按90度变化，而不是180度。

ESR最好小点，毕竟ESR上的损耗意味着能量浪费。因此，人们都喜欢ESR为零的电容(包括陶瓷电容)。不过，我们还必须考虑电源回路的设计。通常，这相当于在单零点(Type-2)补偿电路上添加一个电容来构成一个双零点(Type-3)电路。如果有机会的话，我很乐意在以后再详细讨论这种双零点补偿电路。另一个简化反馈电路的方法是使用电流模式控制(这种模式允许我们将输出等效成一个电流源，并将滤波电感从反馈回路去除。