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[!--downpath--]《精通开关电源设计》原书作者于2016年4月在中国的各大城市巡回做电源技术的培训，其中，对于电流模式的工作方法非常推崇，尽管在实际的应用中，电压模式一直抢占着主导的作用。这么，我们就认识一下这种工作模式，不仅常规的电流模式和峰值电压模式之外，还包括其它类型的电流和电压模式。
电流模式和电压模式是开关电源系统中常用的两种控制类型。在开关电源系统中，当输入电流变化、输出负载变化以及电源内部的参数变化时，控制电路将测量被控制的电流及电压讯号，将它们与基准讯号进行比较，之后将差值放大，进行闭环反馈控制，以调节主电路功率元件的导通脉冲长度或开关频度，进而保证系统的输出电流或输出电压等被调节讯号的稳定。
开关电源有PFM和PWM两种控制方法：PFM工作在变频形式，通过调节工作频度保持输出电流或输出电压的恒定。PWM工作在固定频度，通过调节脉冲长度，即信噪比，保持输出电流或输出电压的恒定。电源系统中，电流的采样讯号有输入电流和输出电流，而电压的采样有功率电感的直流压降、电流采样内阻电流和和功率的导通压降等，由这种讯号可以构成单环、双环或多环反馈系统，实现稳压、稳流或恒功率的控制，同时可以实现缺相欠压保护、过流保护、均流、输出电流排序跟踪等附送的功能。
1通用电流模式的工作原理及特征
电流模式的控制系统如图1所示。控制环仅有一个的电流反馈环，电流反馈环包括电流偏差放大器、反馈分压内阻器和反馈补偿网路。电流偏差放大器的同相端联接到参考电流Vref，反馈分压内阻器联接到电流偏差放大器的反相端FB，反馈补偿网路联接到反相端FB和电流偏差放大器的输出端COMP，输出端COMP的电流为Vc。电流偏差放大器的输出联接到PWM比较器的同相端，PWM比较器的反相端输入讯号为斜波发生器输出的连续锯齿波，由时钟同步讯号形成。
图1：电流模式的控制系统图
图2：电流模式的控制波形
1.1电流模式工作过程
电流模式的工作过程有二个阶段：
（1）时钟振荡器输出脉冲讯号为高电平，高档的开关管导通，开始一个开关周期，电感所加的电流为正，电感激磁，电压线性上升。因为锯齿波的电流高于Vc的电流，PWM比较器输出低电流。
（2）当锯齿波的电流降低到低于Vc的电流时，PWM比较器输出翻转，高档的开关管关断，高端的同步或续流三极管导通，电感所加的电流为负，电感去磁，电压线性增长。直至下一个开关周期开始的时钟同步讯号到来，这么反复。
1.2调节工作原理
电流模式调节原理如下：
（1）当输出负载减小时，输出电流增加，Vc减小，锯齿波的电流只有降低到更高的值才才能和Vc相等，因而使PWM比较器翻转，为此，开关管导通的时间下降，信噪比降低，输入功率降低，因而输出电流降低，当输出电流降低到调节的范围内时，系统保持平衡。
（2）当输出负载增加时，输出电流下降，Vc增加，锯齿波的电流在较低的值就可以等于Vc值，因而使PWM比较器翻转，因而，开关管导通的时间减短，信噪比增加，输入功率增加，因而输出电流增加，当输出电流减小到调节的范围内时，系统保持平衡。
电流偏差放大器的作用是测量平缓变化的输出直流电流讯号的微小变化，输入到FB管脚，FB管脚的电流V-与参考电流Vref的差值被电流偏差放大器放大输出，输出Vc为具有一定幅值的比较干净的直流低频反馈控制讯号，开关电源输出附送的较宽频带的高频开关噪音讯号被滤除，进而保证输出稳态时的稳压精度。
高频开关噪音的频度较高，幅值较大，假如高频开关噪音衰减不够的话，系统容易遭到干扰，不能稳定工作；并且高频开关噪音衰减过大的话，系统的带宽窄，动态响应较慢，因而要做一些折衷的设计，要保持电流偏差放大器的低频增益高，高频增益低，可以通过对整个闭环系统进行补偿，致使闭环系统稳定工作。
1.3外加限流保护
从电流模式工作原理可以看见，系统没有外置的限流功能保护电路，同时，对于输入和输出的瞬变变化，系统响应平缓。当输入电流忽然变低或负载阻抗忽然变低时，由于主电路有较大的输出电容和电感，电容与电感形成相移延时作用，输出电流的变低也延时滞后，输出电流变低的讯号还要经过电流偏差放大器的补偿电路的延时滞后，才会传到PWM比较器，将占空比变宽，这两个延时滞后作用是暂态响应慢的主要诱因。为了提升系统的可靠性，必须外加限流保护电路，注意到限流保护电路只起限流的作用，并不参与系统的内部的反馈调节。
1.4电流模式异同点
电流模式的优点：
（1）因为电压讯号不参与反馈，系统不会遭到电压噪音的干扰。
（2）PWM三角利差值较大，脉冲长度调节时具有较好的抗噪音性能。
（3）信噪比调节不受限制。
（4）对于多路输出电源，它们之间的交互调节性能较好。
（5）单一电流闭环反馈设计，调试比较容易。
（6）对输出负载的变化有较快的响应。
（7）低的输出阻抗。
电流模式的缺点：
（1）相机馈环控制系统，输出LC混频器在控制环中形成双极点，动态响应慢电源电流过大电压波动，须要降低一个零点对主极点进行补偿，因而反馈补偿设计比较复杂，须要更多额外的元件仔细设计补偿支路，来优化负载瞬态响应。
支路增益是输出电容ESR的函数，输出电容影响反馈环，须要电解电容或钽电容稳定控制回路以维持良好的高频响应；在相同均方根工作电压的需求下，相同电容值的电解电容或钽电容比陶瓷电容的容积更大，同时输出电流的波动也更大。
支路的增益是输入电流的函数,对输入电流的变化动态响应较慢，须要输入电流卷积。
电流模式的反馈设计一般选定穿越频度为1/5-1/10的开关频度，支路补偿采用III类补偿网路：3个极点和2个零点，2个零点安排在LC谐振双极点附近，以抵消双极点形成的相位延后；低频积分电路用以提升低频的直流增益，2个高频极点以形成高频噪音衰减，保证在0dB穿越频度以上支路增益保持增长。
（2）用于限流控制的电压测量平缓不确切。
（3）假如多个电源和多个相位并联操作,须要外部电路进行均流控制。
1.5电流模式动特点改善
改善电流模式控制瞬态响应速率的方式有二种：一是降低电流偏差放大器的带宽，保证具有一定的高频增益，然而这样容易遭到高频开关噪音干扰，须要在主电路及反馈控制电路上采取举措，进行抑制或同相位衰减平滑处理。另一方式是采用电流卷积技术，用输入电流对内阻电容充电形成的具有可变化上升斜坡的三角波，代替传统电流模式PWM控制器中振荡器形成的固定三角波。此时，输入电流的变化能立即在脉冲长度的变化上反映下来，因而该方式对输入电流的变化导致的瞬态响应速率显著增强。对输入电流的卷积控制是开环控制，而对输出电流的控制是闭环控制，目的是降低对输入电流变化的动态响应速率，这样就构成了一个开环和一个闭环的双环控制系统。
2滞回电流模式的工作原理及特征
滞回电流模式的结构如图3所示，滞回电流控制模式一种最简单的控制方式，控制环包括两个部份：分压内阻器和滞回比较器。分压内阻器用于测量输出杂讯电流，滞回比较器用于控制功率开关管的开通和关断。主功率回路工作在自由振荡形式，电路调节输出电流并保持输出电流在参考电压和比较器所设定的滞回窗口电流范围内。
滞回电流模式工作过程如下：
（1）当输出电流增加时，比较器的反相端的电流也增加，当反相端高于Ｖref-dＶ/2时，比较器输出高电平，开关管导通，输出电流降低。
（2）当输出电流继续降低，使比较器的反相端低于Ｖref+dＶ/2时，比较器的输出翻转，输出低电平，开关管关断。这么反复。其控制波形如图4所示。
滞洄电流模式的优点：
（1）滞回电流模式没有反馈环，因而不须要补偿设计，延时一般和补偿网路中的电容相关，滞回电流模式没有补偿网路，所以，偏差讯号也就没有补偿网路形成的延时，也不会形成补偿网路中电容充放电产生的不正常的电流所带来的不利影响。
（2）响应快。滞回电流模式才能在当前的周期十分快的响应负载电压的瞬态变化，响应的时间只取决于滞洄比较器的驱动电路的延时。
（3）最简单的一种控制方式。
滞洄电流模式的缺点：
（1）工作在变频工作方法，频度变化范围宽时电源电流过大电压波动，不利于电感的优化设计。
（2）开头频度依赖于输出的混频器、输入电流和输出电流、滞回窗口电流和内部的延时。
图3：滞回电流模式的控制系统图
图4：滞回电流模式的控制波形
明天讲解主题：
--各类电压模式，包括峰值电压、固定关断时间、相加峰值电压、平均电压模式、滞回电压模式、谷点电压模式的工作原理及特征
--电压模式各类电压采样方法对结构影响，电流模式和电压模式互相转化
讲完这种主题后，我们将再回到，阐述理解功率的数据表中的参数，以及那些参数在实际应用中应当注意的问题、常见的毁坏模式及剖析，内容好多，敬请期盼！！！