一、波特图

其中fc为交叉频率（穿越频率），穿越频率可以视为系统的闭环带宽

二、增益和相位设计要求

1.相位裕度能够达到大于45°，避免相位降低-180°

为什么避免相位降低到 -180°
a. 避免负反馈变正反馈
在DC-DC转换器中，如果环路相位降低到 -180°，负反馈信号会变成正反馈信号。
正反馈会导致环路信号不断放大，系统进入不稳定状态，表现为振荡或不规则波形。
b. 系统动态性能受影响
即使系统没有完全降低到 -180°，但如果相位裕度很小（接近 -180°），环路对扰动和噪声的响应会变得非常敏感，导致：
输出电压波动。
动态性能恶化（如过冲或欠冲加剧）。
c. 稳定性的鲁棒性
设计中通常需要 足够的相位裕度（例如 45° 或更多） 来保证在各种工作条件下系统仍然稳定。
这有助于抵抗外部干扰或元件参数变化（如电感、电容的温漂）。

2.带宽设置为开关频率的1/10~1/5

为什么当电源设计的带宽较宽时，器件对电流负载变化的响应会更快。

频域分析：负载变化中的高频分量

负载变化通常包含不同频率的分量：
突变负载变化（如电流的瞬态跳变）会包含高频分量。
系统的带宽决定了其是否能感知并控制这些高频分量。
如果带宽较窄，高频分量超出带宽范围，控制器无法快速感知和响应负载的快速变化，导致输出电压出现较大的过冲或欠冲。

实际设计中的权衡

虽然宽带宽带来更快的响应速度，但设计中需要权衡以下因素：
a. 系统稳定性
带宽越宽，相位裕度可能会减小，系统更容易不稳定。因此需要合理设计补偿网络，确保系统在宽带宽下仍然稳定。
b. 噪声和EMI问题
宽带宽会放大高频噪声，使输出波形受干扰的可能性增加。因此，需要优化滤波设计。
c. 器件的限制
宽带宽可能要求更快的控制器和更优质的功率元件（如MOSFET和驱动器），从而增加设计成本和复杂性。

3.增益一般要求大于-10dB，保持 20~60 dB。类似PID的P值

3.1 益与误差的关系

a. 增益决定稳态误差
系统的 稳态误差 与开环增益直接相关。在控制理论中，系统的输出误差与开环增益
A 的关系为：
如果开环增益小于 -10 dB（对应增益 A<0.316），系统对输入参考值和负载扰动的调节能力会大幅下降，稳态误差显著增加，导致输出电压不稳定或不准确。
b. 精确电压调节的需求
DC-DC 转换器需要提供精确的输出电压（例如给 CPU、GPU 供电时误差可能要求小于 1%）。为了满足这种高精度需求，低频段的开环增益需要足够高（通常 > 20 dB），即输出电压能够快速跟随参考值变化，并有效抵抗负载扰动。
2. 动态响应能力
a. 高增益提升动态性能
开环增益高可以增强系统对瞬态负载变化的响应能力：
当负载电流发生突变时，控制系统能够快速检测输出电压的偏差，并及时调整 PWM 占空比以恢复电压。
增益越低，系统对扰动的响应速度和调节能力越弱，可能导致输出电压出现较大过冲或欠冲。

3.2 实际设计中增益的目标

在 DC-DC 转换器中，增益通常设计为在低频段保持 20~60 dB，以保证稳态精度和动态性能。
增益下降的速度通常控制为 -20 dB/dec（一个频率十倍变化时增益降低 20 dB），从而兼顾带宽、稳定性和瞬态性能。

3.3 总结

DC-DC 转换器的增益要求大于 -10 dB 是为了确保：
稳态误差小：高增益减少输出电压与目标值的偏差。
动态响应快：快速应对负载突变和输入电压变化。
稳定性强：在满足带宽需求的同时保证系统稳定。

4.带宽越宽，相位越低，因此需进行权衡