对于电压单环控制,当输入电压变化时,由于功率级输出滤波的延迟作用,输出电压将延迟变化,在经误差放大器补偿网络延时滞后,PWM调节器产生的占空比变化也将滞后,这导致了暂态响应缓慢。一般来说,一个n阶的系统采用n个反馈量来控制效果最好,开关电源是一个采用电感、电容的二阶系统,因此用双环控制比单环控制效果好。电流模式是电流内环和电压外环组成的一种双环控制。
电路工作原理
图1所示为基于PWM的Buck变换器系统原理图,与电压模式相比,电流模式增加了电流内环的电感电流采样环节、补偿斜坡、RS触发器等模块。如图所示,COMP脚的电压正比于电感峰值电流。在一个周期的开始:开关管M1是关闭的;M2是打开的;COMP脚电压高于电流感应放大器输出;而且电流比较器输出是低。振荡器时钟信号的上升沿对RS触发器置位。它的输出关断M2,并且打开M1,从而使SW脚和电感连接到输入电源。不断上升的电感电流被RS感应并通过电流感应放大器放大。
斜坡补偿与电流感应放大器输出相加后通过电流比较器与误差放大器输出进行比较。当电流感应放大器输出与斜坡补偿的信号之和超过COMP脚电压时,RS触发器被重置,并且回到M1关断,M2打开的初始状态。如果电流感应放大器输出与斜坡补偿的信号之和未超过COMP脚电压,那么时钟CLK的下降沿重置触发器。
图1:基于PWM的Buck变换器系统原理图
差放大器的输出反映了反馈电压与带隙基准电压O.9V之间的差值。其极性:FB脚电压低于0.9V,则COMP脚电压增加。由于COMP脚的电压正比于电感峰值电流,所以COMP脚的电压的增加使传递到输出的电流也随之增加。外部肖特基二极管D1在M1关断时为电感续流。