隨著目前電子電力設計的發(fā)展，開關電源深入各種設備的設計當中。工程師們始終在尋找一種能夠使開關電源的效率發(fā)揮到最大的控制結構，但實際上，并沒有哪種控制結構對開關電源來說是最佳的。開關電源的最佳結構只能說是根據(jù)某種特定的應用來進行選擇。所以，熟悉每種方法的優(yōu)缺點是非常必要的。下面的討論將說明電壓控制模式和電流控制模式的長處和短處!

電壓模式控制

首先我們先從電壓模式控制說起，這是最早的開關穩(wěn)壓器設計所采用的方法，而且多年來很好的滿足了電源的需求。

一般定頻的PWM頻率不會隨反饋的變化而變化的，只是脈寬會變化，就是平常所說的占空比，電壓模式的VR為一個固定參考點，電流模式可以把檢流的信號看成是一個參考點，當電源進入穩(wěn)態(tài)時根據(jù)伏秒法則，VIN*TON=VOUT*TOFF.電源進入穩(wěn)態(tài)不會出現(xiàn)信號不穩(wěn)定的。

?

電壓模式控制的優(yōu)點：

1.采用單個反饋環(huán)路，因此比較容易設計和分析;

2.一個大幅度斜坡波形提供了用于實現(xiàn)穩(wěn)定調(diào)制過程的充分噪聲余量;

3.一個低阻抗功率輸出為多路輸出電源提供了更好的交叉調(diào)整率。

有優(yōu)點就有缺點，那么缺點是：

1.電壓或負載的任何變化都必須作為一個輸出變壓來檢測，然后通過反饋來校正。這就意味著緩慢的響應速度;

2.輸出濾波器給控制環(huán)路增加了兩個極點，因而在補償設計誤差放大器時就需要將主導極點低頻衰減，或在補償中增加一個零點，來抵消極點;

3.環(huán)路增益會隨著輸入電壓的變化而變化，因而使補償進一步復雜化。

上述缺點比較突出，所以電流模式控制使所有這些缺點得以減輕，因此已退出便得到工程師們的極大興趣，紛紛研究這種控制結構!

電流模式

電流模式控制如下圖所示

電流模式控制的優(yōu)點：

1.由于電感電流以一個Vin-Vo所確定的斜率上升，因此對輸入電壓的變化該波形將立即作出響應，從而消除了延遲響應及隨著輸入變化而發(fā)生的增益變化。

2.由于誤差放大器現(xiàn)在控制電流，因此電感器的影響被降至最低，而且濾波器此時只給反饋環(huán)路提供單個極點，與類似的電壓模式相比既簡化了補償，又獲得較高的增益帶寬。

3.固有的逐個脈沖電流限制，只需對來自誤差放大器的控制信號進行嵌位即可(像常用的3843之類的芯片被嵌位至1V)，在電源并聯(lián)時易于實現(xiàn)負載均分。(比如可以緩解推挽拓撲的偏磁現(xiàn)象)

盡管電流模式所提供的改進有諸多好處，但也存在其特有的問題，必須在設計中考慮進去。以下簡要的敘述下它的缺點：

1.有兩個反饋環(huán)路，增加了電路分析的難點;

2.當占空比大于50%時，控制環(huán)路將變得不穩(wěn)定，需另外采取斜率補償;

3.由于控制調(diào)制基于一個從輸出電流中得到的信號，因此功率級中的諧振會將噪聲引入控制環(huán)路;

4.由變壓器繞組電容及次級整流管反向回復電流引起的電流尖峰;

5.由于采用控制環(huán)來實施電流驅動，因此負載調(diào)整率變差;

6.多路輸出時需要耦合電感器以獲得可接受的電壓調(diào)整率。

雖然電流模式控制將放寬電壓模式控制的許多限制，但也帶來諸多設計難題。所以電壓模式現(xiàn)在又有新的改進，那么這兩項改進主要是電壓前饋和高頻能力，前者用于消除電壓變化的影響，后者則將輸出濾波器的極點置于標準控制環(huán)路帶寬范圍以外。

電壓前饋是通過使斜坡波形的斜率與輸入電壓成正比來實現(xiàn)的。這樣就提供了一個對應和校正的占空比調(diào)制，而無需反饋環(huán)路采取任何動作。獲得了一個恒定的控制環(huán)路增益和針對輸入電壓變化的瞬時響應。

高頻是通過對IC使用BiCOMS加工工藝而得以實現(xiàn)的，這產(chǎn)生了較小的寄生電容和較低的電路延遲。所以電壓控制模式的許多問題都有所緩解。

在電壓控制模式和電流控制模式中的選取

電壓模式和電流模式都是可以選取的，只是針對每一種特定應用，某些設計那種控制模式更適合。

以下場合可以考慮使用電流模式：

1.電源輸出將是一個電流源或非常高的輸出電壓;

2.對于某個給定的開關頻率，需要最快的動態(tài)響應;

3.應用針對的是一個輸入變化相對受限的DC-DC轉換器;

4.需要可并聯(lián)性和負載均分的模塊化應用;

5.在變壓器磁通很重要的推挽電路中;

6.在要求使用極少組件的低成本應用中。

以下場合可以考慮使用具有前饋功能的電壓模式：

1.有可能存在很寬的輸入電壓和/或輸出負載變化范圍;

2.特別是在低電壓-輕負載條件下，此時，電流斜坡斜率過于平緩，不利于實現(xiàn)穩(wěn)定的PWM操作;

3.高功率應用和/或噪聲應用(這里，電流波形上的噪聲將難以控制);

4.需要多個輸出電壓以及較好的交叉調(diào)整性能;

5.可飽和電抗器控制器將被用作輔助次級側穩(wěn)壓器;

6.需要避免雙反饋環(huán)路和/或斜率補償之復雜性的應用。

本篇文章主要對開關電源當中的電流模式及電壓模式的特點及區(qū)別進行介紹，并且對最新的電壓模式的特點進行了總結。希望大家能夠從這邊文章當中學習到有用的知識，或者借由本篇文章的知識點舉一反三發(fā)現(xiàn)一些新的知識點。

?

審核編輯：黃飛