降压开关电源设计过程中控制技术分析及选择
来源： 作者： 发布时间：2015-05-17 10:00:26 浏览量：
(6)
其中，Se是校正斜坡的斜率， Sn是检测到的电流波形的斜率。
(7)
阻尼因子表示为：
(8)
公式(3)中的第一项表明增益是负载阻抗RL和电流检测增益Ri的函数。第二项给出了斜波补偿项。当校正斜坡斜率Se大于电流波形的正斜率Sn时，斜波补偿因子Mc充分增加，从而对增益进行衰减。
第三项给出了起决定作用的低频特性。它具有一个由输出电容的ESR引入的零点，以及单极点wp，该极点的数值由输出电容和负载阻抗决定。
第四项包含两个位于开关频率一半处的极点。这些极点的峰值受阻尼因子Qp控制，而阻尼因子又进一步受校正斜坡控制。如果斜坡太小，这些极点将使调节器的环路增益到达最高点，如果占空比大于50%，在一半开关频率处的环路增益将超过0dB。这将导致电流模式控制发生次谐波振荡。
电流模式控制最主要的弱点在于，难以测量具有小占空比的电流。这种测量方式易受噪声影响，并且调制有时可能会不稳定。
磁滞控制技术：简单快速
另一个可能的方案是磁滞控制技术(见图3)。调制器就是一个具备内置输入磁滞(几毫伏)的比较器，用于比较反馈电压和参考电压。当反馈电压大于参考电压半个磁滞电压时，比较器的输出变低，关闭开关。开关将一直保持关闭状态，直到反馈电压跌到比参考电压低半个磁滞电压为止。
图3 磁滞降压稳压器的基本架构(LM3485)
这种拓扑结构可以对负载瞬态变化做出极快的响应，非常简单而且不需要频率补偿。
这种方案的主要问题在于开关频率不是由振荡器设定，不恒定而且依赖于很多变量。开关频率很大程度上依赖于元件参数和工作条件的变化。输入电压、负载电流、电感值和输出电容(特别是它的等效串联电阻ESR)都对开插件电感关频率有很大影响。
这种控制DC电压的技术优点在于简单的控制环路。很容易使控制器稳定。
控制环路不仅稳定而且响应非常迅速(响应延迟仅为90ns)。与大占空比(达到100%)特性相结合，可以产生非常迅速的瞬态响应。与竞争的调节器架构(PWM电流模式或电压模式)相比一体电感器，它更具有优势。
由于开关频率不是由可控振荡器设定，它将随不同的外部元件和输入电压的变化而发生变化。如果在特定应用中要求开关频率固定，将很难找到合适的设计方案。
恒定开启时间的磁滞控制技术
如上所述，磁滞控制技术具备一些有趣功率电感器的优势，唯一的问题在于开关频率不可预测。
如果在一个传统的磁滞控制技术中，加入与输入电压成反比的单次触发开启时间，开关频率就会保持相对恒定。可以应用于任意降压调节器(工作在连续导通模式)的基本降压调节器公式定义了降压开关的占空比D。
D=Vout/Vin =Ton·Fs (9)
其中，Ton是开启时间， Fs 是工作频率。
如果把开启时间设定成与输入电压Vin成反比。
Ton=K·Ron/Vin (10)
其中，K是常数，Ron是可编程电阻，把公式(10)中的Ton代入到公式(9)中，解出Fs 。
Fs =Vout/(K·Ron) (11)
既然Vout、 K和Ron都是常数，工作频率也将是常数。实际上，真实的工作频率将会变化大约10%，这由单次触发的非线性、传播延迟和非理想的开关压降造成。
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