【導讀】電源用于為電子電路產(chǎn)生適當?shù)碾娫措妷?。選擇電源時，應關(guān)注其最大電流能力和允許的輸入電壓范圍，以確保其能夠在電路中正常工作。另外，還要考慮電源的許多其他特性。開關(guān)電源的一個非常重要的特性是其控制類型，例如控制環(huán)路。應當清楚了解不同穩(wěn)壓類型各自的優(yōu)勢，以及選型過程中的考量因素。
電流模式控制
大部分現(xiàn)代開關(guān)電源采用電流模式控制架構(gòu)。這種架構(gòu)將輸出電壓與設(shè)定點的偏差同依賴于電感電流的鋸齒狀電壓斜坡進行比較。通過將輸出電壓與集成于開關(guān)穩(wěn)壓器IC內(nèi)部的運算放大器（也稱為誤差放大器）進行比較，系統(tǒng)會在滿足條件時終止當前時鐘周期。隨后，系統(tǒng)會根據(jù)電感電流值以及輸出電壓與設(shè)定點的偏差，調(diào)整占空比。這種方式為用戶帶來了一些優(yōu)勢?？刂葡到y(tǒng)可直接對電感電流的變化做出反應（例如在輸入電壓發(fā)生變化時），而無需等待輸出電壓偏離設(shè)定點。利用這種類型的控制，可以輕松實現(xiàn)過流限制。電流模式控制最重要的優(yōu)勢或許在于，它的補償調(diào)整非常簡單。補償通過補償引腳VC上的兩個電容和一個電阻實現(xiàn)，本質(zhì)上決定了控制環(huán)路的穩(wěn)定性和速度。
圖1顯示了一個降壓控制器的控制環(huán)路（標記為紅色）。補償元件以藍色顯示。在一些電源轉(zhuǎn)換器IC中，補償元件不是外置，而是內(nèi)置。這簡化了設(shè)計過程，但功率水平、電感和輸出電容的選擇會受到限制。
圖1.標記為紅色的開關(guān)電源控制環(huán)路
電壓模式控制
除了電流模式控制，還有基于電壓模式的控制方式。在電壓模式控制下，輸出電壓以與電流模式類似的方式進行調(diào)節(jié)，但電感電流未被納入調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。這種方式存在一些缺點。如果輸入電壓發(fā)生變化，控制系統(tǒng)只會在輸出電壓因這種變化而偏離設(shè)定點后做出反應。這可能導致控制行為出現(xiàn)延遲。對于電壓模式穩(wěn)壓器，如果電源需要負載限流，則必須添加限流功能。不過，這種調(diào)節(jié)類型最嚴重的缺點可能是補償設(shè)置要復雜得多。它通常需要3型補償，也就是必須為補償引腳適當選擇兩個電阻和三個電容。在這種控制方式下，當在滿載工作模式（恒定電流導通模式(CCM)）與部分負載工作模式（斷續(xù)電流導通模式(DCM)）之間切換時，穩(wěn)定性行為也會發(fā)生變化。這可能會使某些應用的補償設(shè)置變得更加困難。
正是這些主要原因，使得當今市場上鮮有新型的電壓模式控制器出現(xiàn)。圖2顯示了一個電壓模式穩(wěn)壓器及其相應的3型補償。補償元件以藍色顯示。
圖2.控制環(huán)路的補償設(shè)計頗為復雜，不僅需要在補償引腳上進行補償，還需要在上端反饋電阻上并聯(lián)補償網(wǎng)絡(luò)
滯回模式控制
除電流模式控制和電壓模式控制之外，還有第三種控制方式。此類穩(wěn)壓器在反饋路徑中使用滯回比較器，并根據(jù)輸出電壓的狀態(tài)來調(diào)整開關(guān)時間和占空比。此類穩(wěn)壓器在原理上就不穩(wěn)定，因此無需對其控制環(huán)路進行補償。然而，這一優(yōu)勢也被其他一些缺點所抵消。滯回模式控制的開關(guān)頻率不是固定的，而是隨著輸入電壓、負載電流和其他條件而變化。此外，其輸出電壓紋波通常高于電流模式或電壓模式穩(wěn)壓器。這種拓撲的簡化原理圖見圖3。滯回穩(wěn)壓器常常被誤解，原因是這種控制方式存在許多衍生形式，而不同衍生形式往往使用不同的名稱。針對滯回控制的不足，業(yè)界提出了各種改進方案，例如恒定導通時間控制。
圖3.滯回控制的輸出電壓紋波更高，但無需補償元件
結(jié)語
不同類型的電源控制之間存在根本差異。開關(guān)電源IC制造商運用不同電路技術(shù)來彌補每種調(diào)節(jié)方式的短板。大多數(shù)應用可以基于數(shù)據(jù)手冊所列性能數(shù)據(jù)和所執(zhí)行的電路仿真（例如采用LTspice?進行仿真分析）來選取現(xiàn)代開關(guān)穩(wěn)壓器IC，而無需考慮具體的控制類型。
作者簡介
Frederik Dostal是一名擁有20多年行業(yè)經(jīng)驗的電源管理專家。他畢業(yè)于德國埃爾蘭根大學微電子學專業(yè)，并于2001年加入National Semiconductor公司，擔任現(xiàn)場應用工程師，幫助客戶在項目中實施電源管理解決方案，并積累了豐富經(jīng)驗。在此期間，他還在美國亞利桑那州鳳凰城工作了4年，擔任應用工程師，負責開關(guān)電源產(chǎn)品。他于2009年加入ADI公司，先后擔任多個產(chǎn)品線和歐洲技術(shù)支持職位，具備廣泛的設(shè)計和應用知識，目前擔任電源管理專家。Frederik在ADI的德國慕尼黑分公司工作。
