電流模式控制的DC-DC開關電壓轉換器(“開關調節(jié)器”)是受歡迎的，因為它們提供的一個開關電源的高效率，同時克服傳統(tǒng)電壓模式控制的設備的缺點。然而，目前的模式設計可以從不穩(wěn)定遭受當脈沖寬度調制信號的占空比(PWM，用于設置輸出電壓)上升超過50%。為了克服這種不穩(wěn)定性，設計工程師使用一種稱為斜坡補償技術，在整個PWM占空比范圍內恢復運行可靠。本文介紹了斜坡補償?shù)闹匾?，但在很大程度上名不見?jīng)傳的技術，它是如何實現(xiàn)的，以及它如何影響電流模式控制開關穩(wěn)壓器的性能。文章然后用商業(yè)電壓控制器的主要模塊電源廠商，納入該技術的例子繼續(xù)進行。
電流模式控制的優(yōu)點
在常規(guī)的電壓模式控制開關穩(wěn)壓器，脈沖寬度調制(PWM)信號是通過將控制電壓施加到固定頻率的一個比較器的輸入和一個鋸齒波電壓(以下簡稱“PWM斜坡”)生成，所生成的時鐘，到其他。調節(jié)器的輸出電壓正比于所得到的PWM方波的占空比。另一種設計中，電流模式控制調節(jié)器，已成為流行，因為它提供了許多優(yōu)點。例如，一個電流模式控制調節(jié)器的響應比電壓模式到LINE-或負載電壓的變化更迅速，它消除了與電壓模式輸入電壓缺點環(huán)路增益變化，補償更容易實現(xiàn)，并且電路也顯示出較高的增益帶寬相比電壓模式。 (見技術專區(qū)的文章“電壓和電流模式控制的PWM信號產(chǎn)生的直流 - 直流開關調節(jié)器。”)電流模式控制穩(wěn)壓器通過添加第二個循環(huán)喂養(yǎng)不同于電壓模式相當于背電感電流，然后有助于PWM斜坡的推導。該反饋信號包括兩部分：AC紋波電流，并且DC或電感電流的平均值。所述信號的放大形式被路由到PWM比較器的一個輸入端，而誤差電壓(Ve的，基準電壓和輸出電壓之間的差)形成的另一輸入。由于與電壓模式控制方法，該系統(tǒng)時鐘確定PWM信號頻率(圖1)。
圖1：電流模式控制開關穩(wěn)壓器。此處PWM斜坡是從所述輸出電感電流產(chǎn)生的信號產(chǎn)生的。 (德州儀器提供)雖然電流模式控制具有許多優(yōu)點但是它也存在它的復雜性。其中最顯著的是“內部”控制回路(承載電感電流信號)的占空比在50%以上的不穩(wěn)定性。創(chuàng)業(yè)設計工程師們很快就發(fā)現(xiàn)被“注入”少量斜率補償進入內環(huán)解決這一問題。此技術保證穩(wěn)定運行的PWM占空比的所有值。許多電源設計，同時認識到該技術的，是如何迷惑不解斜率補償工程，對電路的性能及其實施如何影響。讓我們來仔細看看。
穩(wěn)定的電路
不穩(wěn)定的源，例如，在一電流模式控制降壓(“巴克”)調節(jié)器以連續(xù)模式操作(即，當電感電流在開關周期不下降到零)來，因為控制器設置輸出電壓通過調節(jié)峰值電感電流，同時電感器驅動輸出，使負載電流等于平均電感電流。圖2顯示了平均電流(I1和I2)隨占空比而峰(調節(jié))的電流保持恒定。
圖2：在電流模式控制調節(jié)器，所述電感器的平均電流成比例的占空比。 (德州儀器公司提供)的峰值和平均電感電流形式之間的差異是一個錯誤(ΔI)，這是最大的當VIN大。在較低占空比誤差不存在問題的，因為它保持不變，但在高于50%的占空比為每個相繼的電感充電/放電循環(huán)的誤差增加，誘導不穩(wěn)定性(圖3)。
圖3：在較大的占空比(D2)，電感峰值和平均電流(ΔI)之間的誤差為乘以連續(xù)充電/放電循環(huán)，誘發(fā)不穩(wěn)定因素。 (德州儀器公司提供)通過總結負鋸齒斜坡電壓與擴增Ve的在比較器(圖1中示出)的控制輸入端的工程師可以引入斜率補償?shù)诫娐?。為完美補償，補償斜坡必須具有斜率等于電壓波形的正好一半的下坡在另一比較器輸入，這是電感電流下坡橫跨電流檢測電阻所看到的電壓模擬。當適當?shù)貙嵤┬甭恃a償解決了50%以上變化的在占空比橫跨占空比范圍和不穩(wěn)定電流誤差的兩個問題。圖4表明，與斜坡補償，平均電流保持在VIN和更改占空比恒定而不管。圖5示出了如何在電路保持穩(wěn)定，因為斜率補償?shù)恼`差減小占空比任何值。
圖4：與斜率補償，所述電路的平均電流保持恒定具有不同占空比。 (德州儀器提供)
圖5：斜坡補償在連續(xù)的周期占空比的任意值減小電流誤差。 (德州儀器提供)
簡化設計
對于一個工程師構建由分立元件電流模式控制調節(jié)器，生成所需的斜率補償負斜坡可能會非常棘手。一種解決方案是通過將它通過分壓器到相對比較器輸入采用從PWM集成電路一個正的斜坡(隨后與電感器電流的電壓模擬加法如上所述)。一種日益流行的另一種方法是圍繞基地集成PWM控制電子到單個設備的切換控制器模塊的電路。許多模塊現(xiàn)在包括由生產(chǎn)并入斜率補償。結合了電流模式控制斜坡補償?shù)墓β誓K實例包括德州儀器(TI)TPS43060。該裝置是一個1 MHz開關控制器，工作于4.5-38 V輸入以高達95%的占空比。該芯片具有內部斜率補償，以避免次諧波振蕩在占空比大于50%。 Maxim的MAX15004開關穩(wěn)壓控制器 - 通過提供使用外部電容可編程斜率補償，拿東西的一個階段進一步 - 專為汽車應用的輸入電壓范圍在4.5-40伏提供的電流模式控制設備。該公司聲稱，這簡化了設計。就其本身而言，Intersil公司還提供了一個開關穩(wěn)壓器，具有可編程斜率補償，ISL6726(圖6)。制造商說，該裝置是一個電流模式PWM控制器，旨在簡化其使用的許多功能。與Maxim的設備，斜率補償?shù)闹匦率褂靡粋€外部電容設置。數(shù)據(jù)表的ISL6726包括如何計算對于給定的坡度電容值一個方便的指南。
圖6：Intersil的ISL6726使可編程斜率補償。
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