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開關穩壓器的基礎-控制方式 (電壓模式、電流模式、遲滯控制)

王平 ? 來源:uvysdfydad ? 作者:uvysdfydad ? 2023-02-20 09:47 ? 次閱讀

最初已經說明開關穩壓器的反饋(feedback)控制方式有電壓模式、電流模式、遲滯控制等3種。開關穩壓器也與線性穩壓器同樣通過反饋電路進行穩定化。在這里,加以詳細說明。由于各有優點和缺點,因此該選擇何種方式必須考慮平衡點。

電壓模式
電壓模式控制是最基本的方式。透過反饋環路只反饋輸出電壓。通過以誤差放大器和基準電壓做比較后所差距的電壓再進一步與三角波做比較,決定PWM訊號的脈沖寬度來控制輸出電壓。此方式的優點在于純電壓的反饋環路可進行較簡單的控制、可縮短ON時間、抗噪好。其缺點是,相位補償電路復雜可能使設計變麻煩。

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圖47

電流模式
電流模式控制是對電壓模式控制的改良,是以檢測電路電感電流的方式取代電壓模式控制使用的三角波。或檢測晶體管的電流取代電感電流、通過電流檢測電阻進行檢測。反饋環路分電壓環路和電流環路兩者,控制雖變得比較復雜,不過有相位補償電路設計大幅簡單化的優點。其他優點還有反饋環路的穩定性高,負載瞬態響應比電壓模式快速。其缺點是,因電流檢測敏感故所以噪聲弱,不過最近此部分因內置于IC而問題變少。

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圖48

遲滯控制(紋波控制)
遲滯控制方式是引腳對需要更高速負載瞬態響應的負載,例如CPUFPGA電源要求而開發的方式。因其檢測并控制輸出的紋波,故也稱為紋波控制方式。該方式,不通過誤差放大器而以比較器直接監控輸出電壓。檢測超過或未超過已設定的閾值后,由比較器直接控制開關ON/OFF。方法有兩種,一為在ON時間固定下檢測不超過的閾值,一為在OFF時間固定下檢測超過的閾值。

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圖49

該方式的優點,在于由比較器進行直接控制,故瞬態響應極為高速、無須相位補償。其缺點是,雖然有開關頻率會變動、抖動大、檢測輸出紋波需要ESR(等價串聯電阻)較大的輸出電容器,隨著技術革新,采用此方式的IC逐漸増加。例如,在IC內部反饋原本出現于輸出的紋波而得以使用ESR小的陶瓷電容器,使輸出紋波變小。

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圖50

審核編輯:湯梓紅


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