dc-dc变换器控制拓扑的选择方式new

《dc-dc变换器控制拓扑的选择方式new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、DC與DC電源轉換控制電壓模式、電流模式或是其他全新模式？現今市場上有許多不同類型的開關穩壓器和控制器，其主要使用於DC到DC的降壓電源轉換，而且具有不同的控制迴路架構。由於是針對特定的電源電壓設計，因此每個架構都具有對應的優缺點。因此，如果不是專門設計電源管理的工程師，很難清楚地了解不同控制拓樸之間的優點和缺點。在設計過程中如能儘早考慮這設計所需及選用正確的IC，便能獲得最佳的結果，而又不會使得設計時程變得非常緊迫。在DC/DC轉換方面，目前市場上有三種主要的控制拓樸類型，分別是電壓模式控制、電流模式控制和遲滯模式控制。圖1的表格顯示出了上述三種類型的概觀。圖1：不同的電源

2、控制架構。圖1中的表格列出不同控制迴路架構的優缺點。根據不同的設計目的可以選擇最適合的控制架構。除了控制架構以外，當然也需要考慮電源管理IC中其他重要的特性，這些特性通常就比較容易被察覺。第一種、電壓模式控制電壓模式控制技術在市場上已出現了一段相當長的時日。首先是要建立控制迴路，即可透過誤差放大器比較輸出電壓和參考電壓。誤差放大器的輸出就等於誤差值，換句話說，也等於偏離參考電壓的迴授電壓的量。接著把此誤差電壓與續流鋸齒電壓進行比較，而後用PWM比較器對功率開關的工作週期進行設定。該拓樸架構的優點在於對控制迴路較快，而且對最小的開機時間沒有要求。有些電壓模式IC對最小的開機時間

3、會有所要求，而所要求的時間通常非常的短。電壓模式穩壓器主要使用在快速的應用場合，像是供電給高級的電腦處理器，或者使用於輸入電壓與輸出電壓很接近的應用。較短的最小開機時間有助於獲得較低的壓降（輸入電壓到輸出電壓之間可能存在的差值），尤其是具有更高的開關頻率時。圖2：電壓模式控制架構。第二種、電流模式控制器在電壓模式轉換技術風行一段時間之後，換電流模式控制的轉換器逐漸受到市場的歡迎。而此模式首先也需要先建立控制迴路，從而使誤差放大器的輸出電壓不與續流鋸齒波相比較，而是與代表電感電流的斜波訊號進行比較。電流能夠在很多不同的位置進行測量。在電感器充電時測量電流，可應用峰值電流模式控制

4、；而在電感器放電時測量電流，便可應用谷底電流模式控制。另外，我們既可以利用專用感應電阻測量電流，也可以測量其中某個交換電晶體上的壓降。其中，經過測量電晶體上的壓降來測量電流是一種低成本而且高效率的解決方案，然而使用專用電阻所得到的測量結果將會更加精確。剛開始採用電流模式控制時，會出現次諧波振盪，它導致開關脈波在長短脈波之間切換，而這種現象只有在工作週期大於50%的情況下才有可能發生。對於要求工作週期大於50%的設計方案來說，可以透過添加斜率補償來解決這個問題，此時需要在感應電流訊息中加入一些鋸齒波。斜率補償使用得越多，電流模式控制的行為就越接近電壓模式控制。當採用過量斜率補償

5、時，大多數電流訊息將會丟失，此時轉換器就變成一個電壓模式轉換器了。電流模式控制的好處，在於其提供了較為簡化的控制迴路補償，及其固有的電流限制能力，因為電流都一直處於被監測的狀態。但這種拓樸架構的缺點，在於需要透過一定的間隔時間來感測電流。當功率晶體剛剛進行完開關動作時，總是留存一些雜訊，只有在一段時間以後該雜訊才能被處理掉。以上闡述的雜訊會嚴重影響敏感的電流測量結果並且將導致週期過早結束，因此必須在每個週期開始以後留出固定的間隔時間，在這個期間內不能對電流進行測量，尤其當開關頻率較高時，這個固定的間隔時間會限制輸入和輸出電壓之間的差值。另外要介紹的是一種新型的電流模式控制。目

6、前美國國家半導體公司已經應用此模式到新一代的SIMPLESWITCHER®產品中，稱之為模擬電流模式控制，此時電流斜波並不是實際通過電感的電流，而是對一個週期中電流行為所作的預估（評估上一個關閉時間以達到此項目的），當使用電流模式控制轉換器時，模擬電流模式可以在高開關頻率下實現較小的工作週期。圖3：電流模式控制架構。第三種、遲滯模式控制第三種控制模式是遲滯模式控制或者稱之為Bang-Bang控制，它是唯一一種沒有使用誤差放大器而只使用了比較器的控制拓樸架構。輸出電壓被控制在遲滯視窗內。如果輸出電壓很小，功率晶體管開啟，在輸出電壓足夠大的情況下功率晶體管會關閉。這種控制模式不需

7、要振盪器所以除了很容易設計，穩壓器的速度也非常快，而負載和線路暫態變化的響應只需倚賴傳播延遲，並不需要振盪器啟動新週期。這種控制模式設計特別適合驅動小電流源，例如LED驅動器。而且上述的控制類型根本不需要進行迴路補償，它使設計簡化並且避免了不穩定的問題。然而，這種控制架構在開關頻率方面的行為有些難以預測。由於不含振盪器，所以在完成的設計中加入了不可預期的因素，容易影響到開關頻率。由於設有輸入電壓前饋機制，輸入電壓變化導致的頻率偏移將會被最小化。開關週期的開啟時間與輸入電壓成反比。從前的遲滯控制元件需要有