中心議題：

• 簡要介紹這些不同類型的降壓轉換器的特征
• 展示每種類型最適合的應用要求

降壓電源轉換器自 20 世紀 60 年代開始應用於電子元件
，自那以後，人們開發出了眾多基於降壓電源轉換原理的型號。 特別是 IC 製造商開發了許多不同類型的控製電路
，可以滿足各種不同的靜態和動態響應要求。

此高密謀意味著，對於需要指定電源 IC danyoufeidianyuanzhuanjiadeshejigongchengshilaishuo
，zheshijianlingrentoutongdeshi
，yinweitaxuyaopinggushuqianjianjuyoubutongtezhengdebujian
，congerzhaochuzuishiheqiyingyongdebujian。

本文旨在簡要介紹這些不同類型的降壓轉換器的特征
，並展示每種類型最適合的應用要求，從而簡化這一過程。

簡介

在降壓轉換器中
，電源階段包括開關（通常為 MOSFET）、續流二極管或第二個 MOSFET、電感器和輸出電容器，如圖 1 所示。 其工作原理非常簡單。 在時間 0 處，Q1打開，並且電流在電感器中增大，其中斜率取決於 Vin 和Vout 的值。 在導通時間結束時


，MOSFET 關閉，電流繼續流過二極管，並且以與 -Vout 成正例的斜率減小（參見圖2）。在經過充足的循環次數後，達到穩定狀態，此時輸出電壓(Vout) 理論上的表達式為：

占空比是指開關導通時間（活動時間）與變換頻率的整個期間 T 之間的比率。 然而，上述等式僅在設備不產生損耗的理想情況下才成立。 真實情況比較複雜
，實際性能不僅受損耗的影響，而且還受溫度和時間變化的影響。

因yin此ci，在zai基ji本ben電dian源yuan拓tuo撲pu結jie構gou的de頂ding部bu，降jiang壓ya轉zhuan換huan器qi需xu要yao一yi個ge可ke管guan理li占zhan空kong比bi的de控kong製zhi係xi統tong

，才cai能neng獲huo得de靜jing態tai和he動dong態tai性xing能neng屬shu性xing，例li如ru輸shu出chu電dian壓ya準zhun確que度du、瞬態響應和穩定性。有三種控製降壓轉換器的基本方法：電壓模式
、電流模式和滯環模式。 每個控製流程的簡要說明。

電壓模式轉換器控製

電壓模式控製是一種最易理解同時也是應用最廣泛的控製方案。 在電壓模式控製中，輸出電壓受到感應，並且其中的一小部分與參考值一起饋輸送至運算放大器
；放大器（稱為錯誤放大器）的輸出與實際輸出電壓和所需輸出電壓之間的差值相關聯。 然後

，過濾的錯誤在整個固定頻率鋸齒形斜坡上比較
，從而設定控製器的頻率。 時鍾信號啟動循環，並且 MOSFET 打開。當斜坡信號開始大於錯誤信號時，插銷會重置，並且 MOSFET 關閉。 錯誤越大
，比較器輸出打開的時間越長。

kaolvcaiyongdianyamoshikongzhijiangyazhuanhuanqideshejigongchengshikanzhongcileishebeinenggoushiyonggezhongzhankongbi，bingqieduizaoyinbutaimingan。lingyifangmian
，youyukongzhiqijinnenglejieduishuchudianyadeshuntaiyingxiang -不能感應瞬態電流自身，因此瞬態響應不太理想。 事實上
，通常會實施輸入電壓前饋
，從而對線路電壓變化進行校正。
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電壓模式控製的最新產品示例包括美國國家半導體製造的LM2267x Simple Switcher® 係列以及 Micrel 製造的 MIC472x和 MIC468x 係列。 這些部件包括內部補償，因此可在各種應用中方便地使用它們。

電流模式控製

之所以采用“電流模式控製”這一名稱，是因為轉換器輸出由所選的開關峰值電流控製。時鍾信號觸發導通時間和電感器電流升高
；測量開關電流（在導通期間等於電感器電流）並與參考值比較
；最zui終zhong

，開kai關guan電dian流liu達da到dao參can考kao值zhi的de水shui平ping，此ci時shi開kai關guan關guan閉bi，關guan閉bi的de時shi間jian為wei變bian換huan期qi間jian的de剩sheng餘yu時shi間jian。這zhe意yi味wei著zhe
，占zhan空kong比bi不bu受shou直zhi接jie控kong製zhi
，而er是shi取qu決jue於yu控kong製zhi輸shu入ru和he其qi他ta轉zhuan換huan器qi變bian量liang。

控製輸入通常由第二個反饋環路（用於控製轉換器輸出）設定
；輸shu出chu電dian壓ya受shou到dao感gan應ying，並bing且qie與yu在zai電dian壓ya模mo式shi控kong製zhi中zhong一yi樣yang，具ju有you補bu償chang網wang絡luo的de錯cuo誤wu放fang大da器qi生sheng成cheng輸shu入ru控kong製zhi信xin號hao。此ci控kong製zhi設she計ji的de效xiao果guo是shi係xi統tong得de到dao簡jian化hua，通tong常chang會hui形xing成cheng更geng廣guang、更強大的控製帶寬。 jieguo，tashiyongdebuchangwangluobidianyamoshikongzhifanganzhongyaoqiudebuchangwangluogengjiajiandan。dianliumoshizhuanhuanqideyigequedianshitamenduiganyingdianliuxinhaozhongdezaoyinbijiaomingan：在低占空比的情況下操作時，容易受打開時產生的反向峰值二極管電流的幹擾。

滯環模式

采(cai)用(yong)滯(zhi)環(huan)控(kong)製(zhi)模(mo)式(shi)的(de)轉(zhuan)換(huan)器(qi)將(jiang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)保(bao)持(chi)在(zai)以(yi)參(can)考(kao)電(dian)壓(ya)為(wei)中(zhong)心(xin)的(de)滯(zhi)環(huan)範(fan)圍(wei)內(nei)。在(zai)基(ji)本(ben)滯(zhi)環(huan)控(kong)製(zhi)器(qi)中(zhong)
，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)受(shou)到(dao)感(gan)應(ying)，並(bing)且(qie)其(qi)中(zhong)的(de)一(yi)小(xiao)部(bu)分(fen)饋(kui)送(song)給(gei)滯(zhi)環(huan)比(bi)較(jiao)器(qi)：當感應電壓進一步降至參考值以下且大於滯環值時，設定比較器並且開關開啟。

一旦輸出電壓高於目標電壓和磁滯之和，重置比較器並關閉開關。這是最簡單的控製模式：它不需要反饋補償，因此可提供最快的瞬態響應，並且所需的組件數量較少。 缺點是轉換頻率變化不定（取決於負載和電壓源條件）
；在某些應用中，輸出電壓紋波的固有級別是不可接受的，例如，盡管Micrel 在其 HyperLight Load 設備中實施了非常快速的管製環路，以便最小化輸出電壓紋波，但仍有可能達不到要求。

衍生產品和實際實施

每種基本控製模式都有自身的優點和缺點
，以及自身的操作方式。 為wei了le盡jin可ke能neng消xiao除chu缺que點dian或huo為wei了le提ti供gong某mou些xie特te定ding應ying用yong所suo需xu的de額e外wai益yi處chu，轉zhuan換huan器qi製zhi造zao商shang已yi開kai發fa出chu了le這zhe三san種zhong基ji本ben控kong製zhi器qi類lei型xing的de衍yan生sheng型xing號hao。例li如ru
，某mou些xie應ying用yong要yao求qiu變bian換huan頻pin率lv設she定ding在zai相xiang當dang窄zhai的de範fan圍wei內nei以yi避bi免mian某mou些xie敏min感gan頻pin率lv；這通常會排除滯環模式控製器的使用，因為它的變換頻率變化不定。 但有一種解決方案：恒定導通時間 (COT) 轉換器。
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在這種控製器中
，導通時間與輸入電壓成反比，但對於給定的輸入電壓，不論負載電流如何
，它都是固定的。 這樣，變換頻率可在輸入電壓範圍內保持相對穩定。

美國國家半導體推出了 COT 控製器的增強版本：仿真紋波模式 (ERM) 控製器。 這些設備采用特殊設計，不用再像普通 COT 控製器那樣依賴輸出電容器阻抗來實現穩定性。 ERM 調壓設備的示例包括美國國家半導體推出的LM315x 係列和 LM3100。

此外，還嚐試克服電流模式控製方案的局限性。 如上所述

，電流模式控製的缺點是對電流測量電路中的噪聲太敏感：這會妨礙低占空比應用。 為克服這一問題，美國國家半導體已開發出了仿真電流模式 (ECM) 控製。 這一控製方案基於峰值電流控製模式，但電流斜坡是模擬的，而不是測量的。

ECM 控製器的主要應用是從高輸入電壓轉換到低輸出電壓

，同時在窄占空比的情況下操作。 ECM 調壓裝置的示例包括 LM557x 係列。

識別正確的轉換器類型

從上麵可以看出，盡管每種控製器類型都具有特定的優勢，但對於某些應用要求，需要混合使用多種類型的控製器才能合理地解決。 圖 3 提供了旨在簡化一個或多個轉換器類型選擇過程的決策樹。 表 1 還顯示了目前市場上用於實施各種控製方案的主要產品。應該說
，盡管衍生類型並不需要特別適用於某一應用場合：專家設計人員可能依賴基本控製設備提供的選擇自由度來實現特定所需的性能
，這可能是其中一種衍生產品無法實現的。