早期开关电源(SMPS)设计采用的标准控制方法称为“电压模式”操作。斜坡发生器驱动电压比较器的一个输入端,来自误差放大器/环路滤波器的误差信号驱动另一个输入端,见图1。得到的是仅基于电压误差信号的PWM脉冲。该工作模式下的电路具有以下两个局限性:一是没有保护电路元件的限流功能,二是对输入输出的瞬态变化响应缓慢。
图1 电压模式控制
电流模式控制
随着SMPS设计的成熟,一种称为“电流模式”控制的更安全的系统正逐步进入设计师的视线。该系统使用由电感电流驱动的电流反馈信号取代了斜坡发生器。用这种方法得到的系统的电感峰值电流由误差信号直接控制,从而根除了可能由过电流条件导致的电路故障,见图2。由于电流模式控制的是电感电流,因而可有效地消除控制回路中由电感产生的“极点”和延迟,从而提高系统的瞬态响应速度。
图2 电流模式控制
斜坡补偿的重要性
大多数模拟电流模式PWM控制器的一个显著问题是其只能测量峰值电流。因输出电容是对平均电流进行积分以产生所需输出电压,因此实际上需要的是测量平均电流的能力。通常,平均电流可以近似为峰值电流的一半。对于占空比小于50%的情况,在启动下一个PWM周期前,电感电流有足够的时间衰减到0。只要电感电流在PWM周期末达到0,平均电流就等于电感峰值电流的一半,见图3。
图3 占空比小于50%时,平均电流近似为峰值电流的一半