上一篇分析了BUCK的输出端：SW节点产生脉冲电压，电感将它转换为连续但带有三角形纹波的电流，输出电容再吸收电感电流与负载电流之间的差值。
经过电感和输出电容后，输出电压已经比较平稳，但它还不能自动保持在设定值。
输入电压可能变化，负载会突然增大或减小，MOSFET、电感和PCB走线也会产生损耗与压降。如果控制器始终采用固定的开关动作，输出电压就会随工作条件改变。
因此，完整的BUCK还需要持续观察输出，并根据观察结果调整后续开关周期：
VOUT变化 → FB采样 → 与内部基准比较 → COMP形成控制量 → 功率级改变能量传递 → VOUT恢复
FB负责把输出状态送回控制器，COMP决定控制器怎样响应误差。
一、BUCK纠正输出偏差
在理想连续导通模式下，BUCK的平均输出电压可以近似表示为：
VOUT ≈ D × VIN
其中，D为占空比。
这个关系描述的是理想稳态。实际电路还存在MOSFET导通压降、电感直流电阻、PCB铜皮压降和器件参数偏差。
例如，控制器已经在某个输入电压和负载电流下找到合适的占空比。负载电流增加后，MOSFET、电感和走线上的压降随之增大。控制器如果仍然保持原来的占空比，输出电压就会下降。
反过来，输入电压升高或负载突然减小时，原来的开关动作可能向输出传递过多能量，使输出电压升高。
所以，控制器需要持续测量输出，再根据偏差调整功率级电路。
FB怎样获取输出电压
BUCK通常通过两个电阻对输出电压进行分压：
分压关系为：
VFB = VOUT × RBOT / (RTOP + RBOT)
稳态时，控制器调节功率级，使FB电压接近内部基准电压VREF：
VFB ≈ VREF
由此得到设定输出电压：
VOUT ≈ VREF × (RTOP + RBOT) / RBOT
假设内部基准为0.8 V，希望得到3.3 V输出，并选择RBOT为10 kΩ，那么RTOP的计算值约为31.25 kΩ。实际设计会从标准阻值中选择相近数值，再核对输出误差、分压电流和芯片推荐范围。
FB引脚本身的输入电流通常很小，但分压电阻中始终存在电流：
IDIV = VOUT / (RTOP + RBOT)
因此，把FB理解为完全没有电流并不严谨。FB网络不承载负载功率电流，FB输入电流通常也远小于分压电流。
分压电阻不能无限增大。阻值过小会增加静态功耗，影响轻载效率；阻值过大时，FB节点的等效阻抗上升，输入偏置电流、漏电流、寄生电容和PCB表面污染带来的误差会更加明显。
分压电阻的选择，本质上是在静态功耗、采样误差和抗干扰能力之间取舍。具体数值应优先采用芯片数据手册的推荐范围。
控制器怎样根据FB调整输出
芯片内部通常有一个误差放大器，用来比较VFB和VREF。
可以把误差信号理解为：
VE = VREF - VFB
当负载突然增大时，电感电流无法瞬间上升，输出电容先向负载补充电流，VOUT开始下降：
VOUT下降 → VFB下降 → VE增大
误差放大器随之提高控制量，使功率级在后续周期传递更多能量。电感电流逐渐上升，输出电容得到补充，VOUT向设定值恢复。
当负载突然减小时，电感电流同样无法瞬间下降，多余电流先流入输出电容，VOUT上升：
VOUT上升 → VFB上升 → VE减小
控制器随之降低功率级传递的能量。
二、COMP的作用
COMP把误差变成控制命令
误差放大器不会直接驱动负载，也不会直接向电感提供能量。它输出的是一个低功率控制信号，这个节点经常被命名为COMP、VC、ITH或EAOUT。
COMP可以理解为控制器根据当前误差形成的控制命令。不过，COMP怎样影响功率级，取决于具体控制架构。
1. 电压模式控制
电压模式控制通常在每个开关周期生成一条周期性斜坡电压。
在常见的后沿调制方式中，每个周期开始时，高侧MOSFET导通，斜坡电压随时间上升。PWM比较器持续比较斜坡电压和VCOMP：
斜坡电压达到VCOMP
↓
PWM比较器翻转
↓
高侧MOSFET关断
如果VCOMP升高，斜坡需要更长时间才能达到VCOMP，高侧MOSFET便会在本周期导通更久，占空比增大。
如果VCOMP降低，斜坡会更早达到VCOMP，高侧MOSFET提前关断，占空比减小。
2. 峰值电流模式控制
峰值电流模式控制通常在每个周期开始时打开高侧MOSFET，同时检测电感电流。当电流检测信号达到COMP设定的阈值时，高侧MOSFET关断。
其控制过程可以简化为：
COMP升高 → 允许更高的峰值电感电流 → 功率级传递更多能量
因此，在峰值电流模式中，COMP首先影响峰值电感电流命令。占空比还会受到输入电压、输出电压、电感值和电流斜率的共同影响。
TI对峰值电流模式BUCK的统一模型也将COMP定义为误差放大器输出，并用它与电流检测信号及斜坡补偿信号共同决定开关关断时刻。
3. 内部补偿控制器
很多小型BUCK已经把补偿网络集成在芯片内部，外部只能看到FB引脚。
这类芯片仍然存在环路补偿，只是补偿参数由芯片内部电路确定。为了保证稳定性，数据手册通常会规定可用的电感范围、输出电容量、ESR范围或推荐器件。
输出电压低了就增加能量，输出电压高了就减少能量，这个方向没有问题。真正的难点在于纠正的速度和强度。
电源系统中的能量状态不能瞬间改变。
电感满足：
diL/dt = VL / L
电感两端施加电压后，电流只能按照有限斜率变化。
电容满足：
dvC/dt = iC / C
电容获得净电流后，端电压同样需要经过一段时间才能变化。
控制器发出纠正命令后，能量要依次经过MOSFET、电感、输出电容和负载，VOUT才会表现出结果。采样、误差放大、PWM更新和开关周期还会带来额外延迟。
如果控制器在结果尚未完全出现时继续大幅纠正，输出就可能越过目标值。随后误差反向，控制器再次纠正，最终出现过冲和振铃，严重时形成持续振荡。
如果纠正力度过弱，输出会比较平缓，但负载变化后的恢复时间会很长。
补偿网络让控制器根据变化速度采用不同的纠正强度：
- 对持续时间较长的偏差保持较高增益，使稳态误差尽量小。
- 在决定动态响应的中频范围提供合适的增益和相位，使输出恢复得足够快。
- 在接近开关噪声的高频范围降低增益，减少尖峰和纹波进入控制过程。
三、常见补偿电路与FB、COMP的分工
峰值电流模式BUCK常见的一种外部补偿网络如下：
1. CC的作用
在低频范围，CC使补偿器具有积分特性。只要VFB与VREF之间长期存在微小差异，误差放大器就会持续改变COMP电压，推动输出进一步接近设定值。
这使系统获得较高的低频环路增益，从而减小稳态误差。
2. RC的作用
RC与CC共同形成一个零点。频率上升到一定范围后，RC开始主导这条支路的阻抗，使补偿器的增益斜率和相位发生变化。
合理放置这个零点，可以抵消功率级的部分相位滞后，提高交越频率附近的相位裕量。
3. CP的作用
CP在较高频率下逐渐降低COMP节点阻抗，并与网络中的等效电阻形成高频极点。它用于限制高频增益，减少开关噪声继续进入PWM控制链。
CP过大也会降低环路带宽和响应速度，因此不能把它当作普通旁路电容随意加大。
这类网络通常称为Type II补偿。它包含低频积分作用、一个用于相位提升的零点，以及一个限制高频增益的极点。
FB和COMP有什么区别
| 对比项 | FB | COMP |
|---|---|---|
| 所在位置 | 误差放大器输入侧 | 误差放大器输出侧 |
| 主要任务 | 获取输出电压信息 | 保存并塑造控制命令 |
| 主要风险 | 采样点错误、参考地偏移、噪声注入 | 寄生参数改变补偿特性、噪声改变控制量 |
| PCB重点 | 正确取样、分压中点短、参考地安静 | 补偿元件紧靠引脚、局部连接短、远离开关区域 |
| 受干扰的结果 | 控制器看到错误的输出电压 | 控制器采用错误的纠正强度或时序 |
FB与COMP共同构成控制小信号区域，布局时适合一起考虑。
先确定主输出电容和VOUT采样点，再根据芯片引脚位置安排反馈分压与补偿网络。两组器件都需要靠近芯片，但靠近的对象不同：
- 分压电阻的中点靠近FB引脚。
- 补偿电阻和电容靠近COMP引脚及其指定参考地。
FB附近的几种电容
反馈网络中的电容同样会改变环路的频率响应，不能只根据直流原理图判断其作用。
1. Cff前馈电容
Cff通常跨接在上分压电阻RTOP两端：
Cff会改变反馈网络在不同频率下的增益，并形成额外的零点和极点。合适的Cff可能提高交越频率附近的相位裕量或改善负载瞬态，也可能把更多输出高频噪声传入FB。
因此，Cff需要纳入完整环路计算。把它只理解为普通滤波电容，会遗漏它对环路增益和相位的影响。
2. FB对地电容
有些芯片允许在FB处增加小电容，以降低高频噪声。这颗电容会与分压电阻形成极点，直接改变反馈网络的增益和相位。
四、负载变化的完整过程
现在可以重新观察一次负载电流增加：
- 负载电流突然增加。
- 电感电流来不及立即上升。
- 输出电容先释放电荷，VOUT下降。
- 反馈分压使VFB下降。
- 误差放大器检测到VFB低于VREF。
- COMP电压按照补偿网络设定的速度变化。
- 调制器提高允许的峰值电感电流或改变开关脉宽。
- 电感电流逐渐增加。
- 输出电容得到补充，VOUT恢复。
- VFB重新接近VREF，系统进入新的稳态。
电感和输出电容决定能量怎样变化，FB决定控制器观察到什么，COMP决定控制器以多大的增益和速度响应，PWM与功率开关再把控制量转换成实际的能量传递。
FB采样点出现偏差，控制器就会围绕有偏差的信息进行调节。COMP参数或寄生参数不合适，控制器可能响应过慢、过冲、振铃甚至振荡。
五、从底层理解反馈控制
前面的电路和公式解释了FB与COMP怎样工作。继续向下拆解，可以得到几条适用于电源设计、控制系统和PCB布局的共同原则。
1. 稳压的根本是能量平衡
负载每秒消耗一定能量，功率级也在每秒向输出传递能量。
当输入输出的平均能量相等时，输出电容储存的能量保持稳定，VOUT也保持稳定。负载突然增加后，短时间内输出能量大于输入能量，缺少的部分先由输出电容提供，于是电容电压下降。
控制环路检测到这个结果后，提高后续周期的能量传递，直到新的平均能量再次平衡。
所以，稳压可以归结为一个持续进行的过程：检测能量失衡留下的电压结果，再调节后续能量流动。
2. FB传递信息，功率级传递能量
从输入电容、MOSFET、电感到输出电容，主要处理的是能量。FB、误差放大器和COMP主要处理的是信息。
FB走线中的电流很小，却可以控制数安培甚至更大的功率电流，因为FB并不提供负载所需能量。它影响MOSFET的开关时刻，真正的能量仍然来自输入电源。
3. COMP解决的是因果关系带来的延迟
任何真实系统都遵循因果关系。控制器先改变开关动作，电感电流随后变化，输出电容再充电或放电，最后才看到VOUT变化。
这段时间无法被消除。补偿网络所做的工作，是在存在延迟的条件下分配纠正力度，让控制器在结果尚未充分出现时保持克制，在长期偏差存在时，确定一个稳定的输出补偿。
4. 带宽是一种需要分配的资源
提高带宽可以加快响应，但控制器也会看到更多高频噪声、寄生效应和延迟。降低带宽可以增强高频抗干扰能力，却会延长输出恢复时间。
因此，控制环路追求的是合适的带宽。低频偏差需要被充分纠正，中频变化需要及时响应，高频开关成分则应主要交给电感、电容和PCB局部回路处理。
这种按频率分工的思想，也解释了为什么单纯增加输出电容、提高COMP电容或扩大环路带宽，都很难解决所有问题。
5. PCB也是控制环路的一部分
原理图中的电阻和电容决定计划中的极点与零点，PCB走线、过孔、参考地和相邻铜皮又会引入额外的电阻、电感、电容和耦合路径。
对于FB，布局的核心是让采样电压真实代表希望稳压的位置；对于COMP，布局的核心是让实际补偿网络尽量接近计算模型。
功率路径负责传递能量，反馈路径负责传递信息。布局时缩小高频功率回路、让FB和COMP远离SW与电感、减少共享地阻抗，最终都指向同一个目标：避免功率路径产生的快速变化污染控制器获得的信息。
结语
BUCK稳压的本质，是不断调整从输入端传向输出端的能量，使输出端获得的平均能量与负载消耗重新平衡。
输出电容暂时承担输入输出之间的能量差，FB把输出状态送回控制器，COMP决定控制器怎样随频率和时间响应误差，功率级再执行这个控制命令。
FB与COMP周围的电阻、电容和细走线虽然不承载负载功率，却掌握着整个功率级的控制方向。理解能量流动、信息传递、系统延迟和频率分工之后，许多看似零散的设计规则都会得到统一解释。
