在电子电路设计中，降压转换器的稳定性至关重要。当我们首次启动降压转换器时，若能确信它会稳定运行，无疑能为后续的工作节省大量的时间和精力。而这一目标可以通过使用简单的仿真模型以及一些简单的计算来设置误差放大器和功率级增益来实现。
图 1 展示了带有误差放大器、功率级增益和输出滤波器的电流模式（CM）模型。误差放大器会对输出电压进行监测，将其与内部参考电压进行比较，并向功率级生成误差信号。功率级增益模块则负责将误差电压转换为输出电流。这里使用简单的压控电流源对两种增益进行建模。在输出端添加无损传输线，能够引入相位滞后，从而提高更高带宽（BW）的精度。

图 1：CM 控制回路模型
为了测量系统的环路增益，我们将 1Vac 扰动注入反馈，并使其传播到功率级滤波器输出 V_loop。通过将反馈连接到误差放大器的正输入而非负输入，可以消除相移。这样一来，电源的相位裕度在 V_loop 处就可以直接读取。
在进行模型搭建时，我们必须确定两个误差放大器参数，即直流增益和运算放大器（op - amp）BW。大多数控制器数据表都会明确指定这两个参数。为了模拟运算放大器的开环频率响应，我们首先要通过将 800V/V（或 58dB）的开环增益除以 92μA/V 的跨导来计算输出阻抗（R_ZO），经过计算得到的输出阻抗为 8.7MOhms。接下来，计算低频极点，按照数据表的要求将其 BW 设置为 2.7MHz，由此可得出需要 3.4kHz（2.7MHz / 800）的极点。结合这个极点频率和 8.7MOhms 的输出阻抗，会产生 5.4pF 的输出电容。而组件 R2、C1 和 C2 则为稳定电源提供所需的外部补偿。
对于功率级模块，我根据数据表将其增益设置为 10A/V。在 CM 控制模式下，峰值电流会跟随误差信号，这使得电感器可以被看作电流源，从而在模型中可以将其消除。不过，输出滤波器组件的值必须准确，因为它们会影响滤波器极点和零频率，进而影响转换器的带宽和产生的相位响应。需要特别注意的是，要降低陶瓷输出电容的直流偏置电容，因为它通常远小于规定值。此外，铝电容器的等效串联电阻（ESR）在冷运行时会增加十倍以上，所以在验证稳定性时，务必使用预期 ESR。
传输线的引入会产生相位滞后，这有助于提高更高频率的精度。这种相位滞后是传播延迟的结果，它与转换器从初发出命令到实际切换所需的时间有关。平均延迟时间约为开关周期的二分之一，并在开关频率的二分之一处引入 90° 相位滞后。对于低带宽转换器，这种影响相对较小。然而，当 BW 接近开关频率的二分之一时，相位会显著降低，从而更好地匹配实际相位响应。如果模型中没有考虑传输线的影响，预计相位响应误差会增加到开关频率的十分之一以上。
图 2 展示了模拟响应，图 3 则显示了实际测量结果。从图中可以看出，传输线降低了较高频率的相位。预测数据与实际数据有较好的相关性，但两者之间确实存在一些误差。这些差异可能是由于内部斜率补偿和元件参数的实际值差异等因素造成的。

图 2：模拟 CM 模型的增益和相位裕度

图 3：实验室测量显示出良好的相关性
总的来说，这种简单的 SPICE 模型为验证 CM 降压转换器中的补偿值提供了一种便捷且具有合理精度的方法。通过模拟结果，我们可以验证稳定性，减少测试时间，并且还能对第二级 LC 滤波器、长电感引线和下游电容的影响进行建模。