寬泛DC/DC轉(zhuǎn)換的電流模式控制及其優(yōu)勢

面對各種電源電壓變量，如何在降低寬泛輸入 DC/DC 解決方案成本與復(fù)雜性的同時，最大限度提高其性能與可靠性？例如，新增啟停技術(shù)的汽車動力系統(tǒng)會涉及多變的電壓分布（如圖 1 所示），需要采用前置升壓或降升壓功率級，該功率級必須滿足 40V 甚至更高電池負(fù)載突降過壓瞬態(tài)的要求。

圖 1：汽車?yán)鋯硬ㄐ螌嵗?/p>

隨著要求更高的寬泛 VIN 應(yīng)用逐步走向成熟，我們必須采用合適的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器功率級及控制環(huán)路設(shè)計來應(yīng)對大型輸入電壓干擾以及所預(yù)見負(fù)載電流瞬態(tài)帶來的挑戰(zhàn)。幸運的是，經(jīng)典電流模式控制非常適合寬泛 VIN 電源轉(zhuǎn)換器解決方案，可提供簡單易用、特性集成、高度電流可擴(kuò)展性以及更高性能等各種優(yōu)勢。

因此，當(dāng)前電源電子工程師應(yīng)充分理解電流模式控制。為此，我最近寫了一篇分兩部分的文章《DC/DC 轉(zhuǎn)換器的電流模式控制穩(wěn)定性分析》，更加深入地探討了該主題。

圖 2：支持峰值／谷值電流模式控制的 DC/DC 同步降壓轉(zhuǎn)換器原理圖

充分利用 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的控制環(huán)路實現(xiàn)寬泛 VIN 性能

如圖 2 所示，包含帶隙參考、誤差放大器和 PWM 比較器的電流模式控制環(huán)路結(jié)構(gòu)與電壓模式控制環(huán)路結(jié)構(gòu)非常相似，其根本區(qū)別在于增加了一個內(nèi)部寬帶電流環(huán)路。峰值、谷值和仿真電流模式技術(shù)現(xiàn)已非常成熟和完善，因此可實現(xiàn)簡單的工作與動態(tài)特性。其主要優(yōu)勢包括：

使用相對簡單直接的環(huán)路補(bǔ)償實現(xiàn)精確的輸出穩(wěn)壓；

通過自動輸入電壓前饋獲得更好的線路瞬態(tài)抑制；

從寬泛占空比工作獲得高升壓／降壓轉(zhuǎn)換比率；

通過對瞬時 MOSFET 電流進(jìn)行逐周期電源限制，實現(xiàn)更簡單的可靠設(shè)計；

通過輸入輸出斷開功能實現(xiàn)真正的升壓轉(zhuǎn)換器啟動及短路故障保護(hù)。

其它優(yōu)勢

事實上，電流模式控制還可達(dá)到其它性能目標(biāo)，例如多相位電流共享／可堆棧性、負(fù)載電流遙測報告以及 EMC 合規(guī)等。對于最后一點，大部分電流模式控制的固定開關(guān)頻率都能優(yōu)化 EMI 濾波器設(shè)計，從而可更輕松達(dá)到各發(fā)證機(jī)關(guān)規(guī)定的 EMC 指令要求。符合監(jiān)管規(guī)范要求顯然已是一項越來越重要的電源解決方案基準(zhǔn)。