Такая компенсация предназначена для прямоходовых преобразователей с управлением по напряжению, проявляющих характеристику полюса выходного фильтра второго порядка. К таким преобразователям относится также квазирезонансный прямоходовый преобразователь, в котором используется схема управления по напряжению с переменной частотой. LC-фильтр имеет большое отставание по фазе 180° и быстрый спад усиления -40 дБ/декаду, поэтому для получения достаточно широкой полосы пропускания, в таком источнике следует применить рассматриваемый метод компенсации.
Данный метод имеет пару "нулей", которые противодействуют усилению и особенно фазе двойного полюса фильтра. В результате получаем наклон замкнутого контура -20 дБ/декаду выше полюса фильтра. Имеется также высокочастотный полюс для противодействия "нулю", обусловленному ESR. Наконец, метод имеет очень высокочастотный полюс, гарантирующий, что запасы по усилению и по фазе на частотах перехода на усилении и фазе в замкнутом контуре будут достаточными.
Более сложные методы компенсации, такие как этот, дают проектировщику значительно больше контроля над характеристикой Боде замкнутого контура системы. Полюсы и "нули" можно располагать независимо друг от друга. Как только их частоты выбраны, соответствующие величины компонентов можно легко определить с помощью представленной ниже процедуры. Пары "нулей" и полюсов можно объединить в пары или же разделить. Высокочастотная пара полюсов дает лучшие результаты, если они разъединены и размещены, как описано ниже. Пара нулей обычно объединяется, но может быть и разъединена и размещена по обеим сторонам от частоты излома характеристики полюса выходного фильтра с тем, чтобы поспособствовать минимизации эффекта Q-усиления LC-фильтра

Этот метод компенсации предназначен для тех топологий, которые имеют характеристику одного полюса фильтра: обратноходовые дискретные преобразователи с управлением по напряжению, а также прямоходовые и обратноходовые преобразователи с управляемые по току. Метод обладает большим усилением на постоянном токе и характеристикой опережения по фазе. Это дает проектировщику возможность приспособить компенсацию под источник питания. Схема и графики Боде для компенсации с одним полюсом и одним "нулем".
Рассматриваемый метод компенсации имеет полюс при постоянном токе, который для хорошей стабилизации выхода обеспечивает усиление в разомкнутом контуре с помощью операционного усилителя. "Нуль" появляется на частоте самого нижнего проявления полюса выходного фильтра или ниже, чтобы компенсировать отставание по фазе этого полюса. Запаздывание по фазе усилителя ошибки фактически снижается между полюсом усилителя ошибки и "нулем". Его теоретический предел составляет -180° (или "бросок фазы" +90°). Этот бросок фазы должен располагаться там, где существует самое большое отставание по фазе от полюса выходного фильтра. Таким образом можно поддерживать хороший контроль над фазой превышения. Последний полюс помещается в компенсацию для ослабления усиления на высоких частотах и противодействия "нулю" конденсатора, обусловленному ESR.

Этот метод компенсации рекомендуется только для тех топологий, которым свойственна характеристика однополюсного фильтра: прямоходовые преобразователи с управлением по току и обратноходовые преобразователи с управлением по напряжению или по току. Ширина полосы для этого метода может смещаться за пределы частоты одного полюса выходного фильтра, и единственный недостаток этого метода заключается в более слабом усилении на постоянном токе, чем у других методов компенсации, что может привести к худшей стабилизации выхода по нагрузке в импульсном источнике питания. Рассматриваемый метод компенсации вначале показывает задержку фазы -180° при низких частотах, затем, начиная с частоты в 1/10 полюса фильтра усилителя ошибки (/ЕР), отставание фазы увеличивается до верхнего предела частоты, равного -270°.
Чтобы начать процесс проектирования, конечно же, потребуется знать максимальное усиление на постоянном токе, которое показывает характеристика "схема управления - выход" схемы питания (ADC). Самым худшим случаем считается наивысшее входное напряжение. Частота перехода на усилении в замкнутом контуре ограничена до 1/5 частоты переключений. Если бы частота перехода была выше, то слишком большая часть частоты переключений усиливалась бы усилителем ошибки, что крайне нежелательно.

Этот тип компенсации используется для тех топологий преобразователей, которые показывают минимальный сдвиг по фазе до предполагаемой точки перехода на усилении в замкнутом контуре. Эта топология соответствует прямоходовым преобразователям с управлением по напряжению. Рассматриваемый метод компенсации, хотя и требует минимального количества компонентов и превосходной стабилизации выхода по нагрузке, дает очень узкую полосу пропускания замкнутого контура, что приводит к увеличению продолжительности переходных процессов.При постоянном токе этот метод демонстрирует полное усиление разомкнутого контура усилителя ошибки, а снижение усиления составляет -20 дБ/декаду. Он также имеет постоянный сдвиг фазы -270°. Таким образом, любой сдвиг фазы, внесенный характеристикой "схема управления - выход", не может добавлять больше желаемой фазы превышения (-315 ... -330°) или дополнительных 30°-45°.
Первый шаг на пути вычисления величин для компонентов этого компенсационного метода заключается в определении неотъемлемого усиления на постоянном токе силовых каскадов. Расчет следует выполнять с использованием максимальной величины входного напряжения, поскольку при именно при этом напряжении система имеет наиболее широкую полосу пропускания.

Существует четыре руководящих правила, которые следует иметь в виду при проектировании компенсации усилителя ошибки:
1. Фаза замкнутого контура должна поддерживаться на уровне ниже -300° всякий раз, когда усиление больше 0 дБ.
2. Частота перехода на усилении в замкнутом контуре должна быть настолько высокой, насколько это практически возможно. Это уменьшает продолжительность переходных процессов в источнике питания.
3. Усиление в замкнутом контуре при постоянном токе должно быть как можно более высоким. Это имеет прямое отношение к стабилизации выхода источника по нагрузке.
4. Результирующий средний наклон кривой усиления в замкнутом контуре должен быть в среднем равен -20 дБ/декаду.
Кроме того, следует учитывать спецификацию произведения коэффициента усиления на ширину полосы пропускания для операционного усилителя, используемого в качестве усилителя ошибки. Если характеристики Боде операционного усилителя слишком низки по частоте, схема компенсации может не работать полностью как требуется.
Компенсационные схемы, показанные в этой книге, демонстрируют наиболее типичные методы компенсации. Несколько из них будут работать в любом приложении, но только одну можно рассматривать как оптимальную с учетом усиления на постоянном токе и ширины полосы замкнутого контура.

"Сердцем" каждого линейного и импульсного источника питания является контур отрицательной обратной связи, который поддерживает постоянный уровень выходного напряжения. Для этого используется усилитель ошибки, который пытается минимизировать рассогласование между выходным и идеальным опорным напряжениями. Если бы мир вел себя правильно, то можно было бы использовать только инвертирующий усилитель с большим усилением, и не было бы никаких проблем. Однако реальность заключается в том, что нагрузки изменяются, и входное напряжение внезапно то подскакивает, то падает. Усилитель ошибки должен реагировать на эти изменения быстро и без каких-либо колебаний, а это сделать сложно, поскольку реакция схемы питания всегда "вялая". Если усилитель ошибки реагирует на изменения нагрузки слишком медленно, то источник питания становится инертным. Если же скорость реакции повышается, то сигнал достигает точки, где в нем могут появиться ненужные колебания. Таким образом, проблема заключается в том, насколько быстро и в какой степени реакция усилителя ошибки должна быть подогнана под схему питания.
Не думайте, что познаниями в этой области обладают все, кроме вас. Лишь очень немногие инженеры разбираются в компенсации контура обратной связи, потому что для этого вопроса требуется слишком много фундаментальных математических знаний, которые не так-то легко применить к проектированию реальных схем. В этой книге предложен пошаговый метод, которые всегда действует и позволяет выполнить расчеты меньше, чем за 20 минут.