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解决SMPS应用中电流模式控制的设计问题(3)

北极星电力网技术频道    作者:Bryan Kris   2011/2/10 10:11:57   

为解决电流模式的不稳定性问题,针对模拟电流模式控制器开发了名为“斜坡补偿”的技术。通过在电压误差放大器生成的电流阈值上添加一个下降沿锯齿波电压,见图5,为限流比较器生成新的电流阈值,使其能更紧密地跟踪平均电感电流。

图5 斜坡补偿

数字电流模式控制中的设计问题

采用数字电流模式控制克服了模拟电流模式PWM控制器的许多局限性。SMPS中的数字电流模式控制非常有价值,因为它提供了许多功能,如晶体管峰值电流保护、消除磁性元件中的磁场“棘轮效应”、输入电压变化抑制和简单的控制回路补偿。实现电流模式控制会带来另一个好处,即使用误差电压控制电感电流的最大值,使电感成为电压控制的电流源。作为电流源,电感不再在回路的频率响应中产生极点。这样,回路从无条件不稳定电路变为有条件稳定电路,这使得环路滤波器设计更加简单。既然电流模式是如此优越的系统,为什么数字SMPS设计师仍然使用电压模式控制呢?

许多DSC没有模拟比较器和可以在PWM周期的适当点测量电感电流的ADC。缺少某些方法以在期望点及时精确地测量电流,DSC就必须不停地在PWM周期用ADC测量电感电流,以捕捉当电感电流达到期望值的“瞬间”。为了达到12位分辨率,需要在每个PWM脉冲进行多达2048次ADC电流转换。所需的ADC的采样速率为10亿次/秒。另外,需要充足的处理能力来收集这10亿次转换,将每次转换结果与误差信号相比较,并在达到预期电流时,关闭PWM输出。保守的说,这意味着需要一个每秒能执行10亿条指令(BIPS)的处理器。显然,这不是一种解决该问题的低成本设计方案。

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