第 4 节

补偿效果验证:VIN 阶跃下的瞬态响应

用 VIN 阶跃(12V→15V)测试 Type-II 补偿的瞬态表现,并与 Ch4 的比例反馈对比。

稳定性最终体现在时域的瞬态行为上。本节重复 Ch4 L2 的测试场景——VIN 从 12V 跳到 15V——但使用 Type-II 补偿器。对比两个指标:稳态误差和瞬态波形。

比例反馈(Ch4,gain=-10)在 VIN=15V 时输出升到 ~6.1V(偏差 ~0.1V)。Type-II 补偿后:积分器在稳态时将误差强制为零,VIN=15V 时输出仍精确等于 6V。这背后的原理:积分器的无穷 DC 增益意味着只要存在任何误差,它就会持续积分调整,直到误差完全消除。

瞬态波形:VIN 跳变后补偿器产生一个短暂、干净的小幅度偏离,然后迅速回到目标值。没有振铃、没有过冲——这是足够相位裕量的时域表现。如果 PM 不足,你会看到过冲和衰减振荡。

总结全章:比例控制(Ch4)→ 增益受限、残余误差;高增益无补偿(L1)→ 振荡;Type-II 补偿(L3-L4)→ 高精度 + 稳定。补偿是 SMPS 设计中连接'理论'和'实践'的关键桥梁。

Type-II 补偿 + VIN 阶跃:精准且稳定

VIN 12V→15V。输出精准保持 6V,瞬态干净无振铃。对比 Ch4 L2(偏差 ~0.1V)。

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 补偿后 VIN 阶跃:输出几乎不做偏离(积分器消除稳态误差)
  • 瞬态无振铃/无过冲 = 频域 PM > 45° 的时域表现
  • 积分器(原点极点)= 稳态误差趋近于零的数学保证
  • 补偿设计 = 调和增益(精度)和相位(稳定)的工程艺术

建议观察

  • t=20ms 处 VIN 跳变:out 的偏离远小于 Ch4 的比例反馈
  • 瞬态过程干净、无振铃——良好 PM 的直接证据
  • 稳态时 out 精确等于 6V(非 ~6.1V):积分器的功劳