采(cai)用(yong)了(le)片(pian)上(shang)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)補(bu)償(chang)
，結(jie)果(guo)就(jiu)是(shi)需(xu)要(yao)選(xuan)擇(ze)功(gong)率(lv)路(lu)徑(jing)元(yuan)器(qi)件(jian)以(yi)適(shi)應(ying)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)的(de)要(yao)求(qiu)，一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)
，這(zhe)是(shi)達(da)不(bu)到(dao)最(zui)優(you)化(hua)的(de)安(an)排(pai)。例(li)如(ru)
，給(gei)定(ding)的(de)調(tiao)整(zheng)器(qi)可(ke)能(neng)要(yao)求(qiu)用(yong)戶(hu)在(zai)給(gei)定(ding)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)選(xuan)擇(ze)電(dian)感(gan)器(qi)以(yi)及(ji)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)器(qi)，以(yi)確(que)保(bao)在(zai)反(fan)饋(kui)補(bu)償(chang)電(dian)路(lu)具(ju)有(you)雙(shuang)零(ling)點(dian)的(de)位(wei)置(zhi)出(chu)現(xian)LC雙極點頻率。雖然你可能獲得一個穩定的環路，但是，你可能不具備滿足電源路徑要求的、接近理想的數值。

解決方案就是依賴於外部由用戶選擇的環路補償。然而
，那對於新的用戶可能會存在一些問題。反饋環路被認為是難以補償的!在上世紀80年代，最初引入的一種創新就是采用電流模式控製。那個控製配置把輸出濾波器的階數降低了1階(jie)，由(you)一(yi)階(jie)濾(lv)波(bo)器(qi)係(xi)統(tong)來(lai)實(shi)現(xian)
，從(cong)而(er)極(ji)大(da)地(di)簡(jian)化(hua)了(le)環(huan)路(lu)補(bu)償(chang)的(de)設(she)計(ji)任(ren)務(wu)。然(ran)而(er)，電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)控(kong)製(zhi)並(bing)不(bu)是(shi)像(xiang)最(zui)初(chu)希(xi)望(wang)的(de)那(na)樣(yang)是(shi)萬(wan)能(neng)藥(yao)。噪(zao)聲(sheng)靈(ling)敏(min)度(du)就(jiu)是(shi)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)問(wen)題(ti)。

最新開發的電流模式控製的版本被稱為仿真電流模式控製(ECM)，它極大地改善了以非常高的降壓比率工作的能力，與此同時，維持良好的抗噪聲特性。因此，對於輸入電壓額定值高達75V的(de)情(qing)況(kuang)，有(you)可(ke)能(neng)在(zai)許(xu)多(duo)高(gao)輸(shu)入(ru)電(dian)壓(ya)應(ying)用(yong)中(zhong)擁(yong)有(you)很(hen)大(da)的(de)設(she)計(ji)裕(yu)量(liang)，與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)
，仍(reng)然(ran)能(neng)夠(gou)產(chan)生(sheng)當(dang)今(jin)數(shu)字(zi)電(dian)路(lu)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)那(na)種(zhong)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。環(huan)路(lu)補(bu)償(chang)成(cheng)為(wei)了(le)一(yi)種(zhong)相(xiang)對(dui)簡(jian)單(dan)的(de)設(she)計(ji)，而(er)現(xian)成(cheng)的(de)軟(ruan)件(jian)能(neng)夠(gou)使(shi)設(she)計(ji)從(cong)用(yong)戶(hu)的(de)觀(guan)點(dian)看(kan)幾(ji)乎(hu)是(shi)微(wei)不(bu)足(zu)道(dao)的(de)事(shi)情(qing)。

傳統的電流模式基礎

那麼，首先要掌握電流模式控製是如何工作的?人(ren)們(men)一(yi)直(zhi)企(qi)圖(tu)采(cai)用(yong)複(fu)雜(za)的(de)數(shu)學(xue)公(gong)式(shi)來(lai)解(jie)釋(shi)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)控(kong)製(zhi)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)。然(ran)而(er)
，有(you)些(xie)網(wang)友(you)認(ren)為(wei)
，如(ru)果(guo)必(bi)須(xu)采(cai)用(yong)數(shu)學(xue)方(fang)法(fa)來(lai)解(jie)釋(shi)某(mou)事(shi)，那(na)就(jiu)是(shi)因(yin)為(wei)你(ni)不(bu)了(le)解(jie)它(ta)。因(yin)此(ci)，讓(rang)我(wo)們(men)看(kan)看(kan)
，我(wo)們(men)能(neng)否(fou)開(kai)發(fa)一(yi)種(zhong)簡(jian)單(dan)的(de)直(zhi)覺(jiao)方(fang)法(fa)來(lai)理(li)解(jie)電(dian)流(liu)模(mo)式(shi)控(kong)製(zhi)。

基ji本ben概gai念nian就jiu是shi把ba電dian源yuan級ji轉zhuan換huan為wei一yi個ge電dian流liu源yuan
，其qi受shou控kong電dian流liu的de水shui平ping由you一yi個ge誤wu差cha放fang大da器qi控kong製zhi。誤wu差cha放fang大da器qi監jian測ce輸shu出chu電dian壓ya
，並bing根gen據ju輸shu出chu電dian壓ya與yu其qi理li想xiang值zhi之zhi間jian的de偏pian差cha來lai控kong製zhi電dian流liu。控kong製zhi電dian感gan電dian流liu的de常chang見jian方fang法fa就jiu是shi測ce量liang該gai電dian流liu並bing當dang這zhe一yi電dian流liu達da到dao期qi望wang電dian流liu值zhi時shi關guan閉bi高gao邊bianFET(控製FET)。

從輸出濾波器—由一個跟負載電阻並聯連接的電容組成—的(de)觀(guan)點(dian)來(lai)看(kan)，電(dian)感(gan)器(qi)的(de)構(gou)成(cheng)就(jiu)像(xiang)一(yi)個(ge)可(ke)編(bian)程(cheng)電(dian)流(liu)源(yuan)。在(zai)誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)輸(shu)出(chu)中(zhong)的(de)任(ren)何(he)小(xiao)的(de)信(xin)號(hao)偏(pian)差(cha)將(jiang)導(dao)致(zhi)通(tong)過(guo)電(dian)感(gan)器(qi)的(de)小(xiao)的(de)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)。這(zhe)些(xie)小(xiao)的(de)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)變(bian)化(hua)流(liu)過(guo)輸(shu)出(chu)濾(lv)波(bo)器(qi)網(wang)絡(luo)的(de)阻(zu)抗(kang)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)輸(shu)出(chu)上(shang)電(dian)壓(ya)的(de)微(wei)小(xiao)變(bian)化(hua)。因(yin)為(wei)輸(shu)出(chu)RC濾波器是一階係統，對輸出小信號響應的控製(也稱為安置增益)也是一階的。因此，係統非常易於進入穩定狀態。

[page]

ECM基礎

大多數傳統的電流模式調整器通過監測控製FET的開態電流—ECM—來測量電感器的電流，另一方麵
，剛好在再次打開控製FET之前測量捕獲二極管中的電流。這一信息然後由采樣和保持電路捕獲，而采樣和保持電路由調整器的板上時鍾進行門控。

二極管的電流信息被保持，然後
，控製FET被打開。接著，小電流源開始為斜坡電容充電，其容值已經被選為正比於電感器的數值。充電電流被編程為正比於輸入-輸出的電壓差。正因為如此

，在這個電容上產生的斜坡電壓具有正比於電感器電流斜坡的斜率。

圖1：仿真電流模式控製方框圖。

當斜坡電壓接著被疊加至以前采樣下來的電流測量值之上
，結果得到一個看起來很像控製FET的電流波形的梯形波形，減去所有常見的非理想特性。這就賦予ECMjingquedikongzhifeichangzhaimaichongdekaiguandenengli
，zheshidajiangyabilvtiaozhengqifeichangxuyaodeyizhongtexing。raner，wentiyirancunzai，xiaoxinhaodexingweirengranshidianliumoshitiaozhengqisuoqiwangdenayangma?實際上
，下麵的測量繪圖表明

，顯然就是所期望的那樣。

圖2：ECM信號行為圖。
 

利用幹淨的

、具有寬工作範圍的、單極點控製架構，最終用戶擁有利用這種便於補償的特點的靈活性
，這一點是有趣的。用戶可以采用大約在300Hz的一個零點來實現非常簡單的、顯性的極點補償。該設計容許從1KHz遠至30KHz之間的某個頻點出現交叉頻率，因為這是簡單的RC補償。正是該控製架構的寬容特性才得以維持環路設計的簡單性。

[page]
把ECM降低至切合實際

LM5576家族的SIMPLE SWITCHER降壓調整器就是利用這種簡便的補償特性，通過可達到的環路補償把一定程度的控製能力返回給用戶
，相比之下，以前版本的SIMPLE SWITCHER調整器完全依賴於內部的、工廠預先編程的增益特性。

當然，為了真正利用環路增益的靈活性，工作頻率也應該是靈活的。這就容許用戶在效率、解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)尺(chi)寸(cun)以(yi)及(ji)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)之(zhi)間(jian)做(zuo)出(chu)性(xing)能(neng)折(zhe)中(zhong)。例(li)如(ru)，如(ru)果(guo)用(yong)戶(hu)要(yao)求(qiu)極(ji)佳(jia)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)
，而(er)效(xiao)率(lv)卻(que)是(shi)次(ci)要(yao)考(kao)慮(lv)，那(na)麼(me)，設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)師(shi)可(ke)以(yi)選(xuan)擇(ze)運(yun)行(xing)在(zai)比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)


，因(yin)此(ci)
，把(ba)LC濾波器中存儲的能量最小化
，並容許得到更好的瞬態響應。

相反，對於以加大一些電路板空間來獲得最優化效率的應用，用戶可以選擇較低的時鍾頻率，相關的LC濾波器就較大。歸因於濾波器單元中存儲的較大能量
，動態性能會被打折。然而，在任何一種情形下，環路可以方便地針對選定的LClvboqiyuanqijianyijishizhongpinlvjinxingcaijian。duiyujuyouhendajibiededongtaijiazaidexitong，jiaokuaidekongzhihuanluzhunxujianxiaoshuchudianrong，yinci
，jieshenglezhenggeshejidechengben。

為了努力最小化用戶部分的設計工作量，整個調整器可以采用完全自動化的、著名的專家係統WEBENCHlaisheji。gairuanjianjiangshengchengqueshiwendingqiedadaoyuqigongnengdegezhongsheji。raner，gairuanjianshangweizhinengdaozijijiuzuyibatiaozhengqidedongtaixingnengshejiweizuijia，nahaixuyaoshaoliangdeyonghujieru。duiyudaduoshuyingyonglaishuo，nashibubiyaode。

然(ran)而(er)，對(dui)於(yu)那(na)些(xie)在(zai)控(kong)製(zhi)環(huan)路(lu)中(zhong)需(xu)要(yao)少(shao)許(xu)額(e)外(wai)帶(dai)寬(kuan)的(de)情(qing)形(xing)來(lai)說(shuo)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)選(xuan)擇(ze)調(tiao)節(jie)補(bu)償(chang)。各(ge)種(zhong)瞬(shun)態(tai)仿(fang)真(zhen)的(de)結(jie)果(guo)可(ke)以(yi)被(bei)觀(guan)察(cha)到(dao)，就(jiu)像(xiang)觀(guan)察(cha)整(zheng)個(ge)環(huan)路(lu)增(zeng)益(yi)的(de)波(bo)特(te)圖(tu)一(yi)樣(yang)

，而(er)由(you)軟(ruan)件(jian)選(xuan)擇(ze)的(de)補(bu)償(chang)可(ke)以(yi)被(bei)調(tiao)節(jie)，以(yi)努(nu)力(li)改(gai)善(shan)環(huan)路(lu)的(de)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)。用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)自(zi)由(you)地(di)把(ba)環(huan)路(lu)帶(dai)寬(kuan)推(tui)至(zhi)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)工(gong)廠(chang)在(zai)傳(chuan)輸(shu)函(han)數(shu)中(zhong)開(kai)始(shi)顯(xian)示(shi)的(de)高(gao)頻(pin)率(lv)極(ji)點(dian)
，因(yin)此(ci)，在(zai)稍(shao)微(wei)犧(xi)牲(sheng)相(xiang)位(wei)裕(yu)量(liang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，可(ke)以(yi)擴(kuo)展(zhan)環(huan)路(lu)帶(dai)寬(kuan)，而(er)瞬(shun)態(tai)動(dong)態(tai)性(xing)能(neng)得(de)到(dao)了(le)充(chong)分(fen)的(de)改(gai)善(shan)。

為了迫使環路進入穩定狀態，對於電感器以及輸出電容的數值基本上沒有限製。在下麵的例子中，開關頻率被提高至500KHz
，從而容許電感器的數值為15uH，而電容器的數值為220uF。與簡單的
、單片電路調整器相比
，結果得到了一個看起來相當好的大負載階躍響應特性。

圖3：大負載階躍響應的實例。
 

【相關閱讀】

 如何運用DC-DC降壓/升壓調節器
電源轉換中反激轉換器和降壓拓撲結構的設計案例