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小耳朵教您:電壓模式控制

2019-12-04

脈寬調制(PWM) 控制被歸為兩種基本類型:電壓模式和電流模式。為簡單起見,本文只討論采用輸入電壓前饋的電壓模式控制。有關電壓模式與電流模式更為詳細的比較,圖1示出了降壓轉換器中電壓模式控制的基本方框圖。

圖1:電壓模式控制包括了誤差放大器、時鐘和內部基準電壓 (VREF)

當采用電壓模式控制來調節輸出電壓時,它通過壹個連接至其反饋 (FB) 輸入的阻性分壓器來檢測輸出電壓的縮小版。具有高增益的誤差放大器隨後將該FB信號與壹個高準確度內部基準電壓進行比較。圍繞誤差放大器的環路補償電路負責保持系統的穩定。

電壓模式控制擁有諸多的優勢。通過僅調節輸出電壓和其他良好受控的內部信號(比如:時鐘和內部基準電壓),該拓撲具備非常強的抗噪聲能力。而且它還相當地簡單明了。利用輸入電壓前饋保持了簡單性,以在不斷變化的輸入電壓條件下維持恒定的環路增益。此外,輸入電壓前饋還可大幅改善針對線路電壓瞬變的響應。最後,時鐘實現了開關頻率的控制,包括使電路同步至壹個外部時鐘源的可能性。

電壓模式控制的主要劣勢是必需的環路補償及對應的環路帶寬限制。就其本質而言,電壓模式控制在功率級中引入了壹個雙極點,該雙極點位於輸出濾波器的轉折頻率,因而需要在誤差放大器的周圍布設兩個正確定位的零點。由於該雙極點的頻率通常很低,因而環路帶寬被限制在較低的水平。壹般情況下,其被限制為不超過開關頻率的1/10。這對電源的瞬態響應產生了顯著的負面影響。因此,設計人員必須通過增加輸出電容來獲得更好的瞬態結果,從而導致系統成本升高。

考慮到以上的利弊權衡,電壓模式控制仍然是頗具價值的,尤其在那些對噪聲敏感的應用中。電壓模式控制的高噪聲耐受性及其可同步至壹個系統時鐘的能力使其很適合於對噪聲最為敏感的應用,例如:醫療和儀表設備等。



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