直流電源的電壓模式控制

這是最早的直流電源設計所采用的方法，而且多年來很好地滿足了業界的需要?；镜碾妷耗Ｊ娇刂婆渲檬居?

這種設計的主要特性是只存在一條電壓反饋通路，而脈寬調制是通過將電壓誤差信號與一個恒定斜坡波形進行比較來完成的。

電流限制必須單獨執行。電壓模擬控制的優點是：

1. 采用單個反饋環路，因而比較容易設計和分析。

2. 一個大幅度斜坡波形提供了用于實現穩定調制過程的充分噪聲裕量。

3 . 一個低阻抗功率輸出為多輸出直流電源提供了更加優良的交叉調制性能。

電壓模式控制的缺點可列舉如下：

1.電壓或負載中的任何變化都必須首先作為一個輸出變化來檢測，然后再由反饋環路來校正。這常常意味著緩慢的響應速度。

2.輸出濾波器給控制環路增加了兩個極點，因而在補償設計誤差放大器時就需要將主導極點低頻衰減，或在補償中增加一個零點。

3.由于環路增益會隨著輸入電壓的變化而改變，因而使補償進一步地復雜化。

直流電源的電流模式控制

上述缺點比較突出，而且，由于電流模式控制使所有這些缺點均得以減輕，因此它一經推出便引起了設計師們的極大興趣，他們紛紛研究這種拓撲結構。由圖2 給出的示意圖可見，基本的電流模式控制只把振蕩器用作一個固定頻率時鐘，并用一個從輸出電感器電流中得到的信號替代了斜坡波形。

這種控制方法的優點如下：

1.由于電感器電流以一個由 Vi n - Vo所確定的斜率上升，因此對于輸入電壓的變化該波形將立即做出響應，從而消除了延遲響應以及隨著輸入電壓的變化而發生的增益變化。

2.由于誤差放大器如今用于控制輸出電流而非電壓，因此輸出電感器的影響被降至最低，而且濾波器此時只給反饋環路提供了單個極點(至少在所關心的正常區域中)。與類似的電壓模式電路相比，這既簡化了補償，又獲得了較高的增益帶寬。

3.采用電流模式電路的額外好處包括固有的逐個脈沖電流限制(只需對來自誤差放大器的控制信號進行箝位即可)，以及在多個直流電源單元并聯時易于實現負載均盡管電流模式所提供的改進令人印象深刻，但這項技術也存在其特有的問題，必須在設計過程中予以解決。

以下簡要羅列了它的部分缺點：

1.如今有兩個反饋環路，因而增加了電路分析的難度。

2.當占空比大于50%時，控制環路將變得不穩定，除非另外采取斜坡補償。

3.由于控制調制基于一個從輸出電流中得到的信號，因此功率級中的諧振會將噪聲引入控制環路。

4.一個特別討厭的噪聲源是前沿電流尖峰，通常是由變壓器繞組電容和輸出整流器恢復電流引起的。

5.由于采用控制環來實施電流驅動，因此負載調整率變差，而且在多路輸出時需要耦合電感器以獲得可接受的交叉調制性能。

于是，直流電源電路設計工程師由上可以得出結論：雖然電流模式控制將放寬電壓模式控制的許多限制，但它也將給設計師帶來諸多新的難題。不過，利用從更近期的功率控制技術發展中所獲得的知識，人們對電壓模式控制進行了重新評估，結果表明：針對其主要缺點還有一些其他的校正方法，UCC3570便是業界的研發成果。重新審視電壓模式控制UCC3570對電壓模式控制所做的兩項主要改進是電壓前饋和較高頻率能力，前者用于消除輸入電壓變化的影響，后者則允許將輸出濾波器的極點置于標準控制環路帶寬范圍以上。

電壓前饋是通過使斜坡波形的斜率與輸入電壓成正比來實現的。這提供了一個對應和校正的占空比調制，而無需反饋環路采取任何動作。結果是獲得了一個恒定的控制環路增益以及針對輸入電壓變化的瞬時響應。較高頻率能力是通過對該IC使用BiCMOS加工工藝而得以實現的，這產生了較小的寄生電容和較低的電路延遲。于是，電壓模式控制的許多問題都有所緩解，而并未招致電流模式控制的麻煩。選擇電路拓撲結構以上所有的討論均不應給您留下“電流模式控制不再有用武之地”的印象——而只應是“在當今的環境中，電流模式和電壓模式這兩種拓撲結構都可以是適用的選擇”。針對每一種特定的應用，某些設計依據有可能表明這一種或另一種拓撲結構更加適合。

部分設計依據概述如下：在以下場合可考慮使用電流模式：

1.直流電源輸出將是一個電流源或非常高的輸出電壓。

2.對于某個給定的開關頻率，需要最快的動態響應。

3.應用針對的是一個輸入電壓變化相對受限的DC/DC轉換器。

4.需要可并聯性(parallelability)和負載均分的模塊化應

5.在變壓器磁通平衡很重要的推挽電路中。

6.在要求使用極少組件的低成本應用中。

而在以下場合中則可以考慮使用具前饋的電壓模式：

1.有可能存在很寬的輸入電壓和/或輸出負載變化范圍。

2.特別是在低電壓-輕負載條件下，此時，電流斜坡斜率過于平緩，不利于實現穩定的PWM操作。

3.高功率應用和/ 或噪聲應用(這里，電流波形上的噪聲將難以控制)。

4.需要多個輸出電壓以及較好的交叉調制性能。

5.可飽和電抗器控制器將被用作輔助次級側穩壓器。6.需要避免雙反饋環路和/或斜坡補償之復雜性的應用。按照這些設計依據，UCC3750針對中低功率、隔離、初級側控制應用進行了優化(借助隔離型前饋)。除了上述的控制特性之外，該器件還針對此類工作在性能方面實現了諸多的提升。