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2016年12月1日DC / DC

开关式稳压器的基本:输出反馈控制方式

开关式稳压器的特性和评估方法

开关式稳压器的输出电压基本上呈现安定化。也就是具备让已设定电压値维持稳定之功能。为了维持此安定化,开关式稳压器会将输出回授(反馈,反馈)至控制电路。

大致可分为电压模式控制,电流模式控制,迟滞控制等3方式。

·电压模式控制(PWM例)

电压模式控制(PWM例)
电压模式控制是最基本的方式。经由反馈电路只回授输出电压,接着以误差放大器与基准电压做比较后再将其差分电压与三角波做比较来决定PWM讯号的脉冲振幅并控制输出电压。

此方式之优点在于纯电压反馈电路使控制简单化,可缩短ON时间,杂讯或EMI耐性高等。缺点则有位相补偿电路复杂。位相补偿电路由于为外接,故设计可能较花时间。

电压模式控制

  • 纯电压反馈电路使控制简单化
  • 可缩短开启时间
  • 杂讯耐性高
  • 位相补偿电路复杂

·电流模式控制

电流模式控制

电流模式控制改良自电压模式控制。使用时系取代电压模式控制电路所使用之三角波,检测电路之电感电流。亦可取代电感电流,插入流动于输出电晶体之电流或电流检测电阻以进行电流检测。

反馈电路有电压电路和电流电路两方,虽然控制比较复杂,不过优点是位相补偿电路的设计大幅简单化。

其他优点还有反馈电路安定性高,负载暂态响应速度比电压模式高等。缺点是由于电流检测敏感,因此杂讯变多时会影响PWM控制。

电流模式控制

  • 改良自电压模式控制
  • 取代三角波检测电路之电感电流
  • 反馈电路安定性高
  • 位相补偿电路之设计大幅简单化
  • 负载暂态响应速度比电压模式高
  • 须注意电流检测反馈电路之杂讯

·迟滞控制(涟波控制)

迟滞控制方式是针对进一步要求高速负载暂态响应所必需之负载,例如CUP或FPGA等电源而开发之方式。由于检测输出之涟波后再加以控制,故亦被称为涟波控制方式。

迟滞控制(涟波控制)

此方式非透过误差放大器而是藉由比较器(比较器)来监测输出电压。检测出超过或未超过已设定之门槛値后,由比较器直接进行开关之ON / OFF控制。有检测因ON时间固定而低于门槛値之方式,检测因OFF时间固定而高于门槛値之方式,利用上下两方门槛値视窗之方式。

优点在于藉由比较器直接控制使暂态响应速度变为极高,以及无须位相补偿。缺点方面尽管有开关频率会变动,抖动大,检测输出涟波需要较大ESR(等价串联电阻)之输出电容,然而已获得改良,采用此方式之IC逐渐増加。

迟滞(涟波)控制

  • 以比较器直接监控
  • 负载暂态响应速度非常快
  • 反馈电路安定性高
  • 无须位相补偿
  • 开关频率会变动
  • 抖动大
  • 检测涟波需要较大ESR之电容

迟滞(涟波)控制

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