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为何在开关稳压器中,电流模式控制非常重要?

发布日期:2022-10-23 00:00:00     作者:德力西旗舰店
摘要: 市场上有数千款不同的开关稳压器。德力西用户基于不同的参数选择所需的类型,例如输入电压范围、输出电压范围

        市场上有数千款不同的开关稳压器德力西用户基于不同的参数选择所需的类型,例如输入电压范围、输出电压范围、最大输出电流,以及许多其他参数。本文介绍电流模式,这是数据手册中常见的一项重要特性,并介绍该模式的优缺点。

        

        电流模式稳压器解析

        

        显示电流模式稳压器的基本工作原理。这里,不止将反馈电压与内部基准电压进行比较,还将其与生成电源开关所需的PWM信号所用的锯齿形电压斜坡进行比较。在电压模式稳压器中,该斜坡的斜率是固定的。在电流模式稳压器中,斜率取决于电感电流,由图1所示的开关节点的电流测量值计算得出。电流模式稳压器和电压模式稳压器的区别就在于此。电流模式稳压器具有多项优势。首先是电感电流会随着输入电压(图1中的VIN)的变化即刻调整。因此,输入电压变化信息会直接反馈给控制环路,甚至在输出电压(图1中的VOUT)跟踪检测到输入电压的这种变化之前。

        

        电流模式控制技术的优势如此明显,因而市场上大部分开关稳压器IC都采用这种电流模式控制工作原理。

        

        另一个关键优势是经过简化的控制环路补偿。电压模式稳压器的波特图显示了一个双极点;与之相比,电流模式稳压器仅在功率级中生成一个单极点,产生90°相移,而非双极点的180°相移。因此,对电流模式稳压器进行补偿会更容易,它也更加稳定。图2显示了典型的电流模式稳压器的功率级的简单转换函数。

        

        通过电流模式控制实现的简化控制环路补偿,采用波特图显示,功率级中仅有一个单极点。

        

        但是,除了提到的优点以外,该稳压器也有缺点。在进行开关转换之后,电流模式稳压器无法立刻实施所需的电流测量,因为如果在此时进行测量,测量结果中会包含大量噪声。需要等待几nS,等开关引起的噪声减弱。这段时间被称为消隐时间。这通常导致其最短导通时间略长于电压模式稳压器的最短导通时间。电流模式稳压器的另一个缺点是其可能产生次谐波振荡。如图3所示。如果所需的占空比大于50%,电流模式稳压器可能交替执行短脉冲和长脉冲。在许多应用中,这被认为是不稳定的,需要加以避免。为了避免这种不稳定性,可以向图1所示的生成的电流斜坡添加一定的斜坡补偿。这样可以将关键占空比阈值调节到远高于50%,保证在更高占空比下,也不会发生次谐波振荡。

        

        即使是之前提到的这些限制(由消隐时间和其导致的占空比限制导致),也可以通过IC设计进行规避。例如,一种补救方法是采用低端电流检测,在关断期间,而非在导通期间测量电感电流。

        

        总而言之,在大部分应用中,电流模式开关稳压器的优点要大于其缺点。而且,可以通过各种电路创新和改进来规避其缺点。所以如今,大部分开关稳压器IC都使用电流模式控制。

        

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