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電源專家:寬泛Vin DC/DC轉(zhuǎn)換電流模式控制的探討

發(fā)布時(shí)間:2015-02-24 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】現(xiàn)如今各種電源電壓變量層出不窮,不同的電源電壓變量有其不同的作用。那么如何能夠在降低寬泛輸入DC/DC解決方案的復(fù)雜性及成本的同時(shí),還能夠最大限度的提高性能和可靠性。本文就由專家來帶我們一起去探索DC/DC轉(zhuǎn)換的電流模式控制。

新增啟停技術(shù)的汽車動(dòng)力系統(tǒng)會(huì)涉及多變的電壓分布(如圖 1 所示),需要采用前置升壓或降升壓功率級(jí),該功率級(jí)必須滿足 40V 甚至更高電池負(fù)載突降過壓瞬態(tài)的要求。

電源專家:寬泛Vin DC/DC轉(zhuǎn)換電流模式控制的探討
圖 1:汽車?yán)鋯?dòng)波形實(shí)例

隨著要求更高的寬泛 VIN 應(yīng)用逐步走向成熟,我們必須采用合適的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器功率級(jí)及控制環(huán)路設(shè)計(jì)來應(yīng)對(duì)大型輸入電壓干擾以及所預(yù)見負(fù)載電流瞬態(tài)帶來的挑戰(zhàn)。幸運(yùn)的是,經(jīng)典電流模式控制非常適合寬泛 VIN 電源轉(zhuǎn)換器解決方案,可提供簡單易用、特性集成、高度電流可擴(kuò)展性以及更高性能等各種優(yōu)勢。

因此,當(dāng)前電源電子工程師應(yīng)充分理解電流模式控制。

電源專家:寬泛Vin DC/DC轉(zhuǎn)換電流模式控制的探討
圖 2:支持峰值/谷值電流模式控制的 DC/DC 同步降壓轉(zhuǎn)換器原理圖

充分利用 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的控制環(huán)路實(shí)現(xiàn)寬泛 VIN 性能

如圖 2 所示,包含帶隙參考、誤差放大器和 PWM 比較器的電流模式控制環(huán)路結(jié)構(gòu)與電壓模式控制環(huán)路結(jié)構(gòu)非常相似,其根本區(qū)別在于增加了一個(gè)內(nèi)部寬帶電流環(huán)路。峰值、谷值和仿真電流模式技術(shù)現(xiàn)已非常成熟和完善,因此可實(shí)現(xiàn)簡單的工作與動(dòng)態(tài)特性。其主要優(yōu)勢包括:

使用相對(duì)簡單直接的環(huán)路補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)精確的輸出穩(wěn)壓;
通過自動(dòng)輸入電壓前饋獲得更好的線路瞬態(tài)抑制;
從寬泛占空比工作獲得高升壓/降壓轉(zhuǎn)換比率;
通過對(duì)瞬時(shí) MOSFET 電流進(jìn)行逐周期電源限制,實(shí)現(xiàn)更簡單的可靠設(shè)計(jì);
通過輸入輸出斷開功能實(shí)現(xiàn)真正的升壓轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)及短路故障保護(hù)。

其它優(yōu)勢

事實(shí)上,電流模式控制還可達(dá)到其它性能目標(biāo),例如多相位電流共享/可堆棧性、負(fù)載電流遙測報(bào)告以及 EMC 合規(guī)等。對(duì)于最后一點(diǎn),大部分電流模式控制的固定開關(guān)頻率都能優(yōu)化 EMI 濾波器設(shè)計(jì),從而可更輕松達(dá)到各發(fā)證機(jī)關(guān)規(guī)定的 EMC 指令要求。符合監(jiān)管規(guī)范要求顯然已是一項(xiàng)越來越重要的電源解決方案基準(zhǔn)。

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