眾所周知，開關(guān)電源知識點眾多，包括拓撲結(jié)構(gòu)，控制方法，器件，安規(guī)認證等等，每一個類別又可細化為更多的分枝。

這其中的控制方法又是其中非常重要的一個技術(shù)點，由于沒有一種控制模式適合每種應用，為了回答關(guān)于哪種控制方式最適合特定應用的問題，必須首先了解每種方法的優(yōu)缺點。

那我們在業(yè)界中有哪些常見的控制方法？查閱一些文獻和業(yè)界主流半導體廠商推出的開關(guān)電源控制器以后，我們可以發(fā)現(xiàn)有以下這些：

• 電壓控制型
• 具有電壓前饋的電壓模式
• 峰值電流模式
• 模擬電流模式
• 具有內(nèi)部補償?shù)母呒夒娏髂Ｊ?/li>
• 滯環(huán)控制模式
• 恒定導通時間模式
• 帶模擬波紋的固定導通時間控制
• D-CAP
• D-CAP2
• D-CAP3

這是個很大的話題，從今天開始我們會逐一簡單介紹，首先介紹最常見的 電壓控制模式和電流控制模式 ：

01

電壓控制模式

電壓控制模式是最成熟的控制方式，業(yè)界也推出了一系列的基于此模式的控制器。基本電壓模式配置如圖1所示。

圖1. 電壓模式控制

該設(shè)計的主要特點是只有一條電壓反饋路徑，通過將電壓誤差信號與恒定的斜坡波形進行比較來執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制。限流必須增加單獨電路進行控制。

電壓模式控制的優(yōu)點是：

1）單個反饋回路更易于設(shè)計和分析。

2）大幅度的斜坡波形為穩(wěn)定的調(diào)制過程提供了良好的噪聲抗干擾特性。

3）低阻抗電源輸出可為多個輸出電源提供更好的交叉調(diào)節(jié)特性。

電壓模式的缺點為：

1）輸入電壓或負載的任何變化都必須首先感測為輸出變化，然后通過反饋環(huán)路進行校正。這通常意味著反應速度較為緩慢。

2）輸出濾波器在控制環(huán)路上增加了兩個極點，這要求誤差放大器上的主極點頻率較降或在補償器中增加零點。

3）由于環(huán)路增益隨輸入電壓而變化，因此補償需要更加復雜。

02

電流控制模式

上述缺點相對顯著，并且由于所有這些都可以通過電流模式控制得到緩解，因此設(shè)計人員極有動力在引入此拓撲時考慮該拓撲。基本電流模式控制中僅將振蕩器用作固定頻率時鐘，并且將斜波波形替換為從輸出電感電流處得出的信號。

此控制方法的優(yōu)點包括：

1）由于電感器電流以由(Vin-Vo)確定的斜率上升，因此該波形將立即響應輸入輸出的電壓變化，從而消除了延遲響應和增益隨輸入電壓變化的變化。

2）由于現(xiàn)在使用誤差放大器來控制輸出電流而不是電壓，因此將輸出電感的影響降至最低，并且濾波器現(xiàn)在僅向反饋環(huán)路提供了一個極點（至少在正常區(qū)域內(nèi)）。與可比較的電壓模式電路相比，這可以實現(xiàn)更簡單的補償和更高的增益帶寬。

3）電流模式電路的其他好處包括僅通過鉗位誤差放大器即可實現(xiàn)固有的逐脈沖電流限制，并且在并聯(lián)多個功率單元時易于提供負載共享。

盡管電流模式提供的改進令人印象深刻，但該技術(shù)還具有其自身獨特的缺點，這些問題必須在設(shè)計過程中加以解決。下面概述了其中一些：

1）現(xiàn)在有兩個反饋回路，使電路分析更加困難。

2）除非添加斜率補償，否則當占空比超過50％時，控制環(huán)路將可能變得不穩(wěn)定。

3）由于控制調(diào)制基于來自輸出電流的信號，因此功率級中的諧振會將噪聲插入控制環(huán)路。

4）特別麻煩的噪聲源是前沿電流尖峰，通常由變壓器繞組電容和輸出整流器恢復電流引起。

5）隨著控制回路強制電流驅(qū)動，負載調(diào)節(jié)變得更糟，并且需要耦合電感器才能獲得可接受的多輸出交叉調(diào)節(jié)。

因此，從以上我們可以得出結(jié)論，盡管電流模式控制將緩解電壓模式的許多局限性，但它也給設(shè)計人員帶來了新的挑戰(zhàn)。但是，隨著從功率控制技術(shù)的最新發(fā)展中獲得的知識，對電壓模式控制的重新評估表明，存在替代方法可以糾正其主要弱點。

03

再談電壓模式

對電壓模式控制的兩個主要改進是：

1）電壓前饋消除了輸入電壓變化的影響；

2）以及更高的開關(guān)頻率，允許將輸出濾波器的極點放置在正常控制環(huán)路帶寬范圍之上。

電壓前饋是通過使斜坡波形的斜率與輸入電壓成比例來實現(xiàn)的。這樣就提供了相應的校正占空比調(diào)制，而反饋環(huán)路則無需采取任何措施。結(jié)果是恒定的控制環(huán)路增益和對線電壓變化的瞬時響應。

更高的頻率能力是通過對該IC使用更好的工藝來處理實現(xiàn)，從而產(chǎn)生較小的寄生電容和較低的電路延遲。因此，電壓模式的許多問題已得到緩解，而不會引起電流模式的困難。

04

如何選擇電路控制模式

上面的討論都不會給人留下這樣的印象，即不再有電流模式控制的地方，兩種拓撲在當今環(huán)境中都是可行的選擇。有一些考慮可能會指出一個或另一個對于每個特定應用程序來說是最佳的。

在以下情況下，可以考慮使用電流模式：

1）電源輸出應為電流源或很高的輸出電壓。

2）在給定的開關(guān)頻率下，需要最快的動態(tài)響應。

3）該應用適用于輸入電壓變化相對受限制的DC/ DC轉(zhuǎn)換器。

4）模塊化應用，其中需要負載共享的并行性。

5）在推挽電路中，變壓器磁通平衡很重要。

6）在需要絕對最少元器件的低成本應用中。

如果滿足以下條件，可以考慮電壓模式（帶前饋功能）：

1）輸入電壓或輸出負載的變化范圍可能很大。

2）特別是在低輸入電壓-輕負載條件下，電流斜坡斜率太淺而無法穩(wěn)定PWM操作（如果電流模式很難設(shè)計斜坡補償）。

3）高功率或噪聲干擾大的應用，其中電流波形上的噪聲將難以控制。

4）需要具有相對較好的交叉調(diào)節(jié)的多個輸出電壓。

5）飽和電抗器控制器將用作輔助次級側(cè)調(diào)節(jié)器。

6）應避免雙反饋環(huán)路或斜率補償復雜的應用。