電壓模式、遲滯或基于遲滯怎樣選擇

　每一位電源工程師都熟知并學(xué)習(xí)過(guò)電壓模式和電流模式控制這些傳統(tǒng)的控制拓?fù)?，但卻不太了解基于遲滯的拓?fù)浼捌鋬?yōu)勢(shì)。雖然純遲滯控制對(duì)于諸如醫(yī)療或工業(yè)自動(dòng)化等特定應(yīng)用可能并不實(shí)用，然而許多比較新的電源拓?fù)涠际腔谶t滯的，并且擁有旨在克服純遲滯控制的缺陷的額外特性。此類拓?fù)浔贿\(yùn)用于從處理器內(nèi)核供電到汽車系統(tǒng)等廣泛領(lǐng)域。
　　幾乎所有的電源均是專為提供一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓或電流而設(shè)計(jì)的。提供這種輸出調(diào)節(jié)功能需要一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)和即將被調(diào)節(jié)的輸出電壓或電流的反饋。盡管有很多種用于對(duì)可用反饋環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償?shù)牟煌刂仆負(fù)?，但它們通常都可以被歸為兩類：脈寬調(diào)制 （PWM） 或遲滯。在這兩種基本拓?fù)涞幕A(chǔ)上演變出了第三種拓?fù)?，其為此二者的融合：基于遲滯的拓?fù)?。針?duì)不同的應(yīng)用，這些控制拓?fù)涓饔袃?yōu)缺點(diǎn)。
　　電壓模式控制
　　脈寬調(diào)制 （PWM） 控制被歸為兩種基本類型：電壓模式和電流模式。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文只討論采用輸入電壓前饋的電壓模式控制。有關(guān)電壓模式與電流模式更為詳細(xì)的比較，請(qǐng)見(jiàn)參考文獻(xiàn) 1。圖 1 示出了降壓轉(zhuǎn)換器中電壓模式控制的基本方框圖 2。
　　
　　圖 1：電壓模式控制包括了誤差放大器、時(shí)鐘和內(nèi)部基準(zhǔn)電壓 （VREF）
　　當(dāng)采用電壓模式控制來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓時(shí)，它通過(guò)一個(gè)連接至其反饋 （FB） 輸入的阻性分壓器來(lái)檢測(cè)輸出電壓的縮小版。具有高增益的誤差放大器隨后將該FB信號(hào)與一個(gè)高準(zhǔn)確度內(nèi)部基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。圍繞誤差放大器的環(huán)路補(bǔ)償電路負(fù)責(zé)保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。
　　電壓模式控制擁有諸多的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)僅調(diào)節(jié)輸出電壓和其他良好受控的內(nèi)部信號(hào)（比如：時(shí)鐘和內(nèi)部基準(zhǔn)電壓），該拓?fù)渚邆浞浅?qiáng)的抗噪聲能力。而且它還相當(dāng)?shù)睾?jiǎn)單明了。利用輸入電壓前饋保持了簡(jiǎn)單性，以在不斷變化的輸入電壓條件下維持恒定的環(huán)路增益。此外，輸入電壓前饋還可大幅改善針對(duì)線路電壓瞬變的響應(yīng)。最后，時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)頻率的控制，包括使電路同步至一個(gè)外部時(shí)鐘源的可能性。
　　電壓模式控制的主要劣勢(shì)是必需的環(huán)路補(bǔ)償及對(duì)應(yīng)的環(huán)路帶寬限制。就其本質(zhì)而言，電壓模式控制在功率級(jí)中引入了一個(gè)雙極點(diǎn)，該雙極點(diǎn)位于輸出濾波器的轉(zhuǎn)折頻率，因而需要在誤差放大器的周圍布設(shè)兩個(gè)正確定位的零點(diǎn)。由于該雙極點(diǎn)的頻率通常很低，因而環(huán)路帶寬被限制在較低的水平。一般情況下，其被限制為不超過(guò)開(kāi)關(guān)頻率的 1/10。這對(duì)電源的瞬態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生了顯著的負(fù)面影響。因此，設(shè)計(jì)人員必須通過(guò)增加輸出電容來(lái)獲得更好的瞬態(tài)結(jié)果，從而導(dǎo)致系統(tǒng)成本升高。