直流電源的電壓模式控制

這是最早的直流電源設(shè)計所采用的方法，而且多年來很好地滿足了業(yè)界的需要。基本的電壓模式控制配置示于

這種設(shè)計的主要特性是只存在一條電壓反饋通路，而脈寬調(diào)制是通過將電壓誤差信號與一個恒定斜坡波形進(jìn)行比較來完成的。

電流限制必須單獨執(zhí)行。電壓模擬控制的優(yōu)點是：

1. 采用單個反饋環(huán)路，因而比較容易設(shè)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)制過程的充分噪聲裕量。

3 . 一個低阻抗功率輸出為多輸出直流電源提供了更加優(yōu)良的交叉調(diào)制性能。

電壓模式控制的缺點可列舉如下：

1.電壓或負(fù)載中的任何變化都必須首先作為一個輸出變化來檢測，然后再由反饋環(huán)路來校正。這常常意味著緩慢的響應(yīng)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(shè)計誤差放大器時就需要將主導(dǎo)極點低頻衰減，或在補償中增加一個零點。

3.由于環(huán)路增益會隨著輸入電壓的變化而改變，因而使補償進(jìn)一步地復(fù)雜化。

直流電源的電流模式控制

上述缺點比較突出，而且，由于電流模式控制使所有這些缺點均得以減輕，因此它一經(jīng)推出便引起了設(shè)計師們的極大興趣，他們紛紛研究這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由圖2 給出的示意圖可見，基本的電流模式控制只把振蕩器用作一個固定頻率時鐘，并用一個從輸出電感器電流中得到的信號替代了斜坡波形。

這種控制方法的優(yōu)點如下：

1.由于電感器電流以一個由 Vi n - Vo所確定的斜率上升，因此對于輸入電壓的變化該波形將立即做出響應(yīng)，從而消除了延遲響應(yīng)以及隨著輸入電壓的變化而發(fā)生的增益變化。

2.由于誤差放大器如今用于控制輸出電流而非電壓，因此輸出電感器的影響被降至最低，而且濾波器此時只給反饋環(huán)路提供了單個極點(至少在所關(guān)心的正常區(qū)域中)。與類似的電壓模式電路相比，這既簡化了補償，又獲得了較高的增益帶寬。

3.采用電流模式電路的額外好處包括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(jìn)行箝位即可)，以及在多個直流電源單元并聯(lián)時易于實現(xiàn)負(fù)載均盡管電流模式所提供的改進(jìn)令人印象深刻，但這項技術(shù)也存在其特有的問題，必須在設(shè)計過程中予以解決。

以下簡要羅列了它的部分缺點：

1.如今有兩個反饋環(huán)路，因而增加了電路分析的難度。

2.當(dāng)占空比大于50%時，控制環(huán)路將變得不穩(wěn)定，除非另外采取斜坡補償。

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。

4.一個特別討厭的噪聲源是前沿電流尖峰，通常是由變壓器繞組電容和輸出整流器恢復(fù)電流引起的。

5.由于采用控制環(huán)來實施電流驅(qū)動，因此負(fù)載調(diào)整率變差，而且在多路輸出時需要耦合電感器以獲得可接受的交叉調(diào)制性能。

于是，直流電源電路設(shè)計工程師由上可以得出結(jié)論：雖然電流模式控制將放寬電壓模式控制的許多限制，但它也將給設(shè)計師帶來諸多新的難題。不過，利用從更近期的功率控制技術(shù)發(fā)展中所獲得的知識，人們對電壓模式控制進(jìn)行了重新評估，結(jié)果表明：針對其主要缺點還有一些其他的校正方法，UCC3570便是業(yè)界的研發(fā)成果。重新審視電壓模式控制UCC3570對電壓模式控制所做的兩項主要改進(jìn)是電壓前饋和較高頻率能力，前者用于消除輸入電壓變化的影響，后者則允許將輸出濾波器的極點置于標(biāo)準(zhǔn)控制環(huán)路帶寬范圍以上。

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。這提供了一個對應(yīng)和校正的占空比調(diào)制，而無需反饋環(huán)路采取任何動作。結(jié)果是獲得了一個恒定的控制環(huán)路增益以及針對輸入電壓變化的瞬時響應(yīng)。較高頻率能力是通過對該IC使用BiCMOS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。于是，電壓模式控制的許多問題都有所緩解，而并未招致電流模式控制的麻煩。選擇電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以上所有的討論均不應(yīng)給您留下“電流模式控制不再有用武之地”的印象——而只應(yīng)是“在當(dāng)今的環(huán)境中，電流模式和電壓模式這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都可以是適用的選擇”。針對每一種特定的應(yīng)用，某些設(shè)計依據(jù)有可能表明這一種或另一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更加適合。

部分設(shè)計依據(jù)概述如下：在以下場合可考慮使用電流模式：

1.直流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(guān)頻率，需要最快的動態(tài)響應(yīng)。

3.應(yīng)用針對的是一個輸入電壓變化相對受限的DC/DC轉(zhuǎn)換器。

4.需要可并聯(lián)性(parallelability)和負(fù)載均分的模塊化應(yīng)

5.在變壓器磁通平衡很重要的推挽電路中。

6.在要求使用極少組件的低成本應(yīng)用中。

而在以下場合中則可以考慮使用具前饋的電壓模式：

1.有可能存在很寬的輸入電壓和/或輸出負(fù)載變化范圍。

2.特別是在低電壓-輕負(fù)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(yīng)用和/ 或噪聲應(yīng)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)制性能。

5.可飽和電抗器控制器將被用作輔助次級側(cè)穩(wěn)壓器。6.需要避免雙反饋環(huán)路和/或斜坡補償之復(fù)雜性的應(yīng)用。按照這些設(shè)計依據(jù)，UCC3750針對中低功率、隔離、初級側(cè)控制應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化(借助隔離型前饋)。除了上述的控制特性之外，該器件還針對此類工作在性能方面實現(xiàn)了諸多的提升。