利用電流模式控制實現(xiàn)寬輸入電壓 DCDC 轉(zhuǎn)換

電流模式控制(CMC)是一種非常流行的直流-直流轉(zhuǎn)換器回路架構(gòu)，這是有充分理由的。簡單的操作和動態(tài)可以實現(xiàn)，即使有兩個循環(huán)，一個寬帶電流循環(huán)潛伏在一個外部電壓回路內(nèi)，是必需的。峰值，山谷，平均，滯后，常數(shù)準時，常數(shù)關閉時間和模擬電流模式。每一種技術都提供與有關的優(yōu)點整體設計。

在這篇文章的兩部分系列的第一部分中，我們強調(diào)了在固定頻率下的回路穩(wěn)定性的基本原理，自然采樣，峰值電流模式，降壓衍生轉(zhuǎn)換器，特別用于工業(yè)和汽車申請在簡要回顧了峰谷電流模式架構(gòu)的運行原理之后，提出了峰值電流模式控制的小信號模型，包括控制-輸出傳遞函數(shù)細節(jié)電流回路的設計，包括坡度補償條件。只有讀者對當前模式控制回路補償感興趣的部分應該參考接下來的第2部分，其中有一個例子

使用市面上的直流-直流調(diào)節(jié)器。

電流模式控制方案

在各種形式的電流模式控制中，應用最廣泛的是峰值電流模式控制坡度補償，與其廣泛采用電源管理IC制造商和電源設備供應商。主要是導致峰值電流模式控制流行的因素之一是它的直接補償，固有的逐循環(huán)過電流保護，自動輸入電壓前饋，并更容易實現(xiàn)電流共享的多階段可伸縮性。缺點是當前的回路噪聲靈敏度和開關最小準時的限制，特別是在非隔離轉(zhuǎn)換器具有高降壓比的應用程序。

仿真架構(gòu)在一定程度上緩解了這些缺陷。谷電流模式控制，在另一方面，其線路前饋特性較差，要求坡度的實現(xiàn)較困難補償另一種選擇是，滯后控制具有良好的瞬態(tài)響應，但也改變了開關頻率跨越線路和負載。這使得電磁干擾(EMI)的濾波更加困難。

同時，平均電流模式控制，適合其高電流回路增益，是完美的電流源申請廣泛應用于PFC升壓預調(diào)節(jié)器和電池充電電路，得益于改進避開斜坡時的抗噪聲性和更好的不連續(xù)傳導模式(DCM)操作補償要求。然而，補償兩個循環(huán)的需要破壞了它的更廣泛的使用方法。

峰谷電流模式控制綜述

圖1中的轉(zhuǎn)換器表示在連續(xù)傳導模式(CCM)下工作的單相降壓拓撲請注意，濾波器電感器DCR和輸出電容等效串聯(lián)電阻(ESR)為顯式顯示。其他降壓衍生的功率級拓撲，包括多相降壓，隔離向前，全

橋接，和電壓饋電的推拉可以替代這里，同時保持一個類似的回路配置(反饋隔離除外。)

在這種峰值或谷電流模式結(jié)構(gòu)中，電感電流的狀態(tài)自然地由PWM比較器。外部電壓回路采用了一個ii型補償電路和一個常規(guī)的操作電路跨導誤差放大器(EA)顯示為其反相輸入，標記為反饋(FB)節(jié)點，連接

到反饋電阻Rfb1和Rfb2。

一個補償?shù)恼`差信號出現(xiàn)在EA輸出，標記為COMP，外部電壓回路，從而提供對內(nèi)部電流循環(huán)的參考命令。COMP有效地表示了已編程的電感器電流水平電流回路將電感器轉(zhuǎn)換為一個準理想的壓控電流源：一種方法是通過至少在直流和低頻時，電感從外環(huán)動力學中移除。

圖1中的示意圖將電流傳感器定位在電感器之后。該實現(xiàn)可以是一個離散的分流電阻，或使用MOSFET狀態(tài)電阻或電感DCR。也是同樣的，co集成MOSFET和控制器—使用單片芯片或多個芯片共同封裝在多芯片中模塊—便于無損耗電流感應。在任何情況下，等效的線性放大倍數(shù)是由方程1

Ri = Gi Rs [W ](1)

其中，Gi為電流感測放大器的增益(如果使用)，Rs為電流傳感器的增益。一個完美的電流模式轉(zhuǎn)換器只涉及直流電流，或電感器電流的平均值。在實踐中，一個在電流模式實現(xiàn)中，對平均電感電流存在采樣電流誤差。這樣的錯誤表現(xiàn)為電流回路次諧波在占空比大于或小于50%的次諧波振蕩山谷操作，分別。邊坡補償是一種眾所周知且廣泛應用的添加技術斜坡到感應電感電流，以避免次諧波振蕩的風險。

圖2a說明了當時鐘邊緣設置PWM鎖存器時，如何激活開啟命令。關斷當感知到的電感電流峰值加坡度補償斜坡到達COMP時，出現(xiàn)命令水平PWM比較器會重置PWM鎖存器。這被稱為后緣調(diào)制。Se是

外坡補償斜坡坡度和Sn、Sf是感測的準時和停機坡度電流信號。

同樣，圖2b顯示了具有前沿的谷電流模式控制的等效波形和時序調(diào)制請注意，圖1中的PWM鎖存器的S和R輸入必須適當?shù)剡B接到特定的實現(xiàn).

利用 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的控制環(huán)路實現(xiàn)寬 V IN性能

包括帶隙基準、誤差放大器和 PWM 比較器，電流模式控制環(huán)路的結(jié)構(gòu)與電壓模式控制環(huán)路的結(jié)構(gòu)非常相似，其根本區(qū)別在于增加了一個內(nèi)部寬-帶寬電流回路。峰值、谷值和仿真電流模式技術現(xiàn)已得到充分驗證和確立，從而實現(xiàn)了簡單的操作和動態(tài)。以下是主要優(yōu)點：

1.使用相對簡單的環(huán)路補償進行準確的輸出調(diào)節(jié);

2.通過自動輸入電壓前饋實現(xiàn)更好的線路瞬態(tài)抑制;

3.來自寬占空比工作范圍的高升壓/降壓轉(zhuǎn)換比;

4.對瞬時 MOSFET 電流進行逐周期限流，使設計更簡單可靠;

5.通過輸入輸出斷開實現(xiàn)真正的升壓轉(zhuǎn)換器啟動和短路故障保護。

事實上，電流模式控制提供了滿足其他性能目標的機會，例如多相電流共享/可堆疊性、負載電流遙測報告和EMC合規(guī)性。對于后者，大多數(shù)類型的電流模式控制的固定開關頻率簡化了 EMI 濾波器設計，從而更容易符合各種發(fā)布機構(gòu)規(guī)定的EMC 指令。符合監(jiān)管規(guī)范顯然是一個越來越重要的電源解決方案基準。

總結(jié)：

了解電流模式控制的直流-直流轉(zhuǎn)換器的操作是任何重要的第一步設計者希望應用當前模式控制。本文將了特定屬性關于峰谷電流模式架構(gòu)。此外，這里顯示的是小信號模型說明了獲得對使用峰值設計轉(zhuǎn)換器的有用見解所需的關鍵考慮事項電流模式控制。