電流模式控制的DC-DC開(kāi)關(guān)電壓轉(zhuǎn)換器(“開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器”)是受歡迎的，因?yàn)樗鼈兲峁┑囊粋€(gè)開(kāi)關(guān)電源的高效率，同時(shí)克服傳統(tǒng)電壓模式控制的設(shè)備的缺點(diǎn)。然而，目前的模式設(shè)計(jì)可以從不穩(wěn)定遭受當(dāng)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的占空比(PWM，用于設(shè)置輸出電壓)上升超過(guò)50%。為了克服這種不穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)工程師使用一種稱(chēng)為斜坡補(bǔ)償技術(shù)，在整個(gè)PWM占空比范圍內(nèi)恢復(fù)運(yùn)行可靠。本文介紹了斜坡補(bǔ)償?shù)闹匾?，但在很大程度上名不?jiàn)經(jīng)傳的技術(shù)，它是如何實(shí)現(xiàn)的，以及它如何影響電流模式控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的性能。文章然后用商業(yè)電壓控制器的主要模塊電源廠商，納入該技術(shù)的例子繼續(xù)進(jìn)行。

電流模式控制的優(yōu)點(diǎn)

在常規(guī)的電壓模式控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)是通過(guò)將控制電壓施加到固定頻率的一個(gè)比較器的輸入和一個(gè)鋸齒波電壓(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“PWM斜坡”)生成，所生成的時(shí)鐘，到其他。調(diào)節(jié)器的輸出電壓正比于所得到的PWM方波的占空比。另一種設(shè)計(jì)中，電流模式控制調(diào)節(jié)器，已成為流行，因?yàn)樗峁┝嗽S多優(yōu)點(diǎn)。例如，一個(gè)電流模式控制調(diào)節(jié)器的響應(yīng)比電壓模式到LINE-或負(fù)載電壓的變化更迅速，它消除了與電壓模式輸入電壓缺點(diǎn)環(huán)路增益變化，補(bǔ)償更容易實(shí)現(xiàn)，并且電路也顯示出較高的增益帶寬相比電壓模式。 (見(jiàn)技術(shù)專(zhuān)區(qū)的文章“電壓和電流模式控制的PWM信號(hào)產(chǎn)生的直流 - 直流開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器。”)電流模式控制穩(wěn)壓器通過(guò)添加第二個(gè)循環(huán)喂養(yǎng)不同于電壓模式相當(dāng)于背電感電流，然后有助于PWM斜坡的推導(dǎo)。該反饋信號(hào)包括兩部分：AC紋波電流，并且DC或電感電流的平均值。所述信號(hào)的放大形式被路由到PWM比較器的一個(gè)輸入端，而誤差電壓(Ve的，基準(zhǔn)電壓和輸出電壓之間的差)形成的另一輸入。由于與電壓模式控制方法，該系統(tǒng)時(shí)鐘確定PWM信號(hào)頻率(圖1)。

圖1：電流模式控制開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器。此處PWM斜坡是從所述輸出電感電流產(chǎn)生的信號(hào)產(chǎn)生的。 (德州儀器提供)雖然電流模式控制具有許多優(yōu)點(diǎn)但是它也存在它的復(fù)雜性。其中最顯著的是“內(nèi)部”控制回路(承載電感電流信號(hào))的占空比在50%以上的不穩(wěn)定性。創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)工程師們很快就發(fā)現(xiàn)被“注入”少量斜率補(bǔ)償進(jìn)入內(nèi)環(huán)解決這一問(wèn)題。此技術(shù)保證穩(wěn)定運(yùn)行的PWM占空比的所有值。許多電源設(shè)計(jì)，同時(shí)認(rèn)識(shí)到該技術(shù)的，是如何迷惑不解斜率補(bǔ)償工程，對(duì)電路的性能及其實(shí)施如何影響。讓我們來(lái)仔細(xì)看看。

穩(wěn)定的電路

不穩(wěn)定的源，例如，在一電流模式控制降壓(“巴克”)調(diào)節(jié)器以連續(xù)模式操作(即，當(dāng)電感電流在開(kāi)關(guān)周期不下降到零)來(lái)，因?yàn)榭刂破髟O(shè)置輸出電壓通過(guò)調(diào)節(jié)峰值電感電流，同時(shí)電感器驅(qū)動(dòng)輸出，使負(fù)載電流等于平均電感電流。圖2顯示了平均電流(I1和I2)隨占空比而峰(調(diào)節(jié))的電流保持恒定。

圖2：在電流模式控制調(diào)節(jié)器，所述電感器的平均電流成比例的占空比。 (德州儀器公司提供)的峰值和平均電感電流形式之間的差異是一個(gè)錯(cuò)誤(ΔI)，這是最大的當(dāng)VIN大。在較低占空比誤差不存在問(wèn)題的，因?yàn)樗３植蛔儯诟哂?0%的占空比為每個(gè)相繼的電感充電/放電循環(huán)的誤差增加，誘導(dǎo)不穩(wěn)定性(圖3)。

圖3：在較大的占空比(D2)，電感峰值和平均電流(ΔI)之間的誤差為乘以連續(xù)充電/放電循環(huán)，誘發(fā)不穩(wěn)定因素。 (德州儀器公司提供)通過(guò)總結(jié)負(fù)鋸齒斜坡電壓與擴(kuò)增Ve的在比較器(圖1中示出)的控制輸入端的工程師可以引入斜率補(bǔ)償?shù)诫娐贰橥昝姥a(bǔ)償，補(bǔ)償斜坡必須具有斜率等于電壓波形的正好一半的下坡在另一比較器輸入，這是電感電流下坡橫跨電流檢測(cè)電阻所看到的電壓模擬。當(dāng)適當(dāng)?shù)貙?shí)施斜率補(bǔ)償解決了50%以上變化的在占空比橫跨占空比范圍和不穩(wěn)定電流誤差的兩個(gè)問(wèn)題。圖4表明，與斜坡補(bǔ)償，平均電流保持在VIN和更改占空比恒定而不管。圖5示出了如何在電路保持穩(wěn)定，因?yàn)樾甭恃a(bǔ)償?shù)恼`差減小占空比任何值。

圖4：與斜率補(bǔ)償，所述電路的平均電流保持恒定具有不同占空比。 (德州儀器提供)

圖5：斜坡補(bǔ)償在連續(xù)的周期占空比的任意值減小電流誤差。 (德州儀器提供)

簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)

對(duì)于一個(gè)工程師構(gòu)建由分立元件電流模式控制調(diào)節(jié)器，生成所需的斜率補(bǔ)償負(fù)斜坡可能會(huì)非常棘手。一種解決方案是通過(guò)將它通過(guò)分壓器到相對(duì)比較器輸入采用從PWM集成電路一個(gè)正的斜坡(隨后與電感器電流的電壓模擬加法如上所述)。一種日益流行的另一種方法是圍繞基地集成PWM控制電子到單個(gè)設(shè)備的切換控制器模塊的電路。許多模塊現(xiàn)在包括由生產(chǎn)并入斜率補(bǔ)償。結(jié)合了電流模式控制斜坡補(bǔ)償?shù)墓β誓K實(shí)例包括德州儀器(TI)TPS43060。該裝置是一個(gè)1 MHz開(kāi)關(guān)控制器，工作于4.5-38 V輸入以高達(dá)95%的占空比。該芯片具有內(nèi)部斜率補(bǔ)償，以避免次諧波振蕩在占空比大于50%。 Maxim的MAX15004開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓控制器 - 通過(guò)提供使用外部電容可編程斜率補(bǔ)償，拿東西的一個(gè)階段進(jìn)一步 - 專(zhuān)為汽車(chē)應(yīng)用的輸入電壓范圍在4.5-40伏提供的電流模式控制設(shè)備。該公司聲稱(chēng)，這簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。就其本身而言，Intersil公司還提供了一個(gè)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，具有可編程斜率補(bǔ)償，ISL6726(圖6)。制造商說(shuō)，該裝置是一個(gè)電流模式PWM控制器，旨在簡(jiǎn)化其使用的許多功能。與Maxim的設(shè)備，斜率補(bǔ)償?shù)闹匦率褂靡粋€(gè)外部電容設(shè)置。數(shù)據(jù)表的ISL6726包括如何計(jì)算對(duì)于給定的坡度電容值一個(gè)方便的指南。

圖6：Intersil的ISL6726使可編程斜率補(bǔ)償。