傳統線性穩壓電源雖具穩定度高,輸出紋波電壓小等優點, 但很難克服其功耗大
、體積笨重、轉換效率低的不足。而開關電源則以其損耗低
、效率高、電路簡潔等顯著優點受到人們的青睞, 被譽為高效節能電源。開關電源的最大優勢在於采用幾十甚至幾百的高頻電路, 這種高頻模式可以做到快速的動態響應和輸出反饋調節。開關電源由主電路與控製電路兩大部分組成。主電路的能量傳遞給負載電路, 控製電路則按照輸入、輸出條件控製主電路工作狀態, 將(jiang)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)集(ji)成(cheng)化(hua)即(ji)成(cheng)為(wei)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)管(guan)理(li)控(kong)製(zhi)。開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)己(ji)有(you)幾(ji)十(shi)年(nian)的(de)發(fa)展(zhan)曆(li)史(shi)。集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)與(yu)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)步(bu)以(yi)及(ji)供(gong)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)使(shi)用(yong)的(de)新(xin)型(xing)元(yuan)器(qi)件(jian)和(he)材(cai)料(liao)的(de)出(chu)現(xian), 為開關電源的蓬勃發展提供了必要條件。進入世紀以來, 開關式電能變換技術無論是技術理論還是產業進程, 都以爆炸式的速度飛速發展, 新技術
、新產品不斷湧現。集成開關電源沿兩個方向不斷發展: 第一個方向是對開關電源的核心單元——控製電路實現集成化; 第二個方向則是對中
、小功率開關電源實現單片集成化。單片開關電源集成電路具有集成度高、性價比高

、外圍電路簡單
、性能指標優良等優點, 是開發中小功率開關電源
、精密開關電源及開關電源模塊的首選集成電路。由它構成的開關電源, 在成本上與同等功率的線性穩壓電源相當, 而電源效率顯著提高, 體積和重量則大為減小。這就為新型開關電源的推廣與普及, 創造了良好的條件。隨著各種電池供電便攜式電子產品的快速增長, 對電源管理芯片, 特別是變換器的需求將進一步擴大。而電流控製模式由於其具有更好的電壓調整率和負載調整率, 係統的穩定性和動態特性得以明顯改善, 特別是其內在的限流能力和並聯均流能力可以使控製電路簡單可靠, 該技術在上世紀年代初公開以後就受到廣泛的重視。目前, 小功率變換器正從電壓控製模式向電流控製模式方向轉化。與電壓型相比, 電流型控製技術可以在逐個開關脈衝上響應負載電壓的和電流的變化, 從而改善電路的動態特性。

PWM比較器會輸出高開關管打開, 直到感應出的電感電流等於控製電壓。一旦這條件成立, PWM比較器輸出就為低, 把開關管關閉。通過一個固定頻率的時鍾信號設置一個RS觸發器來初始下一個周期的開始。通過這種方式, 電感的峰值電流被控製電壓精確控製。直觀地, 電流環使電感“扮演了”一個電流源, 這樣的結構有很多電流型控製的特性。

占空比是由電感電流和輸出電壓所決定的, 很難理解這樣的結構對變換器有什麼作用。要對電流型控製重要特性有一個直觀的理解最好是從小信號個性分析入手。

一個峰值電流型控製的小信號框圖如圖1所示。圖中有兩個反饋環: 外反饋環反饋電壓信息, 同時內部反饋環(Ti)反饋電流信息。電壓環作為電壓型控製（從輸出電壓誤差產生一個補償控製電壓）。

圖1:降壓型電流模式PWM開關電源原理框圖

電流環— Ti—是電流型控製結構的有區別的成分。電流環的輸入是控製電壓, 它與感應出的電感電流比較, 設置占空比。占空比轉入供電狀態（開關元件
，電感, 輸出電容）, 產生相應的電感電流和輸出電壓。電感電流通過Ri感應出並反饋回去與Vc比較。

當電流環關閉時一個看似荒謬的情況出現了: 有兩個電抗性的元件（L和COUT）和的二階係統變為一個一階係統。反饋理論對此提供了解釋。實際上, 反饋環控製電感電流很像一個反饋輸出電感量和負載值的電流源。因此, 當頻率低於電流環帶寬時, 電流型的供電狀態隻有由ROUT//RLOAD阻抗控製的一階。

然而, 電(dian)流(liu)環(huan)對(dui)於(yu)供(gong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)的(de)影(ying)響(xiang)不(bu)隻(zhi)是(shi)低(di)頻(pin)。對(dui)在(zai)電(dian)流(liu)環(huan)內(nei)小(xiao)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)擾(rao)動(dong)的(de)分(fen)析(xi)顯(xian)示(shi)它(ta)很(hen)像(xiang)一(yi)個(ge)分(fen)離(li)時(shi)間(jian)采(cai)樣(yang)係(xi)統(tong)。這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)采(cai)樣(yang)和(he)維(wei)持(chi)係(xi)統(tong)在(zai)多(duo)采(cai)樣(yang)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)下(xia)有(you)複(fu)雜(za)的(de)極(ji)點(dian)對(dui)。在(zai)可(ke)以(yi)高(gao)到(dao)開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)一(yi)半(ban)時(shi), 對采樣和維持的二階近似可以得到精確的結果。這就是對一個電源帶寬的理論上的限製。

在峰值電流控製中幾個性能參數得到提升。關鍵的好處是極好的線性調整,簡單的補償設計, 對大的負載變化的快速響應, 固有的“ cycle-by-cycle”電流限製。電流模式的缺點及存在的問題:電流誤差及不穩定性——需要斜坡補償；較淺的斜坡——抗噪聲能力差； 直流開環負載調整率差；在多路輸出降壓線路中環路不規律。

圖2是芯片內部電路原理圖, 與電壓模式相比, 電流模式增加了電流內環的電感電流采樣環節、補償斜坡
、RS觸發器等模塊。工作原理: COMP腳的電壓正比於電感峰值電流。在一個周期的開始: 開關管M1是關閉的;M2 是打開的;COMP腳電壓高於電流感應放大器輸出; 而且電流比較器輸出是低。振蕩器時鍾信號的上升沿對RS觸發器置位。它的輸出關斷M2, 並且打開M1, 從而使SW腳和電感連接到輸入電源。不斷上升的電感電流被RS感gan應ying並bing通tong過guo電dian流liu感gan應ying放fang大da器qi放fang大da。斜xie坡po補bu償chang與yu電dian流liu感gan應ying放fang大da器qi輸shu出chu相xiang加jia後hou通tong過guo電dian流liu比bi較jiao器qi與yu誤wu差cha放fang大da器qi輸shu出chu進jin行xing比bi較jiao。當dang電dian流liu感gan應ying放fang大da器qi輸shu出chu與yu斜xie坡po補bu償chang的de信xin號hao之zhi和he超chao過guoCOMP腳電壓時,RS 觸發器被重置, 並且回到M1關斷, M2打開的初始狀態。如果電流感應放大器輸出與斜坡補償的信號之和未超過COMP腳電壓, 那麼時鍾CLK的下降沿重置觸發器。誤差放大器的輸出反映了反饋電壓與帶隙基準電壓0.9V之間的差值。其極性:FB腳電壓低於0.9V, 則COMP腳電壓增加。由於COMP腳的電壓正比於電感峰值電流,所以COMP腳的電壓的增加使傳遞到輸出的電流也隨之增加。外部肖特基二極管在M1關斷時為電感續流。各模塊的功能描述見表1。
 

圖2:電路原理框圖

表1:內部模塊功能描述