面对各种电源电压变量，如何在降低宽泛输入 DC/DC 解决方案成本与复杂性的同时，最大限度提高其性能与可靠性？例如，新增启停技术的汽车动力系统会涉及多变的电压分布（如图 1 所示），需要采用前置升压或降升压功率级，该功率级必须满足 40V 甚至更高电池负载突降过压瞬态的要求。

图 1：汽车冷启动波形实例

随着要求更高的宽泛 VIN 应用逐步走向成熟，我们必须采用合适的 DC/DC 转换器功率级及控制环路设计来应对大型输入电压干扰以及所预见负载电流瞬态带来的挑战。幸运的是，经典电流模式控制非常适合宽泛 VIN 电源转换器解决方案，可提供简单易用、特性集成、高度电流可扩展性以及更高性能等各种优势。

因此，当前电源电子工程师应充分理解电流模式控制。为此，我最近写了一篇分两部分的文章《DC/DC 转换器的电流模式控制稳定性分析》，更加深入地探讨了该主题。

 

图 2：支持峰值／谷值电流模式控制的 DC/DC 同步降压转换器原理图

 

充分利用 DC/DC 转换器的控制环路实现宽泛 VIN 性能

如图 2 所示，包含带隙参考、误差放大器和 PWM 比较器的电流模式控制环路结构与电压模式控制环路结构非常相似，其根本区别在于增加了一个内部宽带电流环路。峰值、谷值和仿真电流模式技术现已非常成熟和完善，因此可实现简单的工作与动态特性。其主要优势包括：

  • 使用相对简单直接的环路补偿实现精确的输出稳压；
  • 通过自动输入电压前馈获得更好的线路瞬态抑制；
  • 从宽泛占空比工作获得高升压／降压转换比率；
  • 通过对瞬时 MOSFET 电流进行逐周期电源限制，实现更简单的可靠设计；
  • 通过输入输出断开功能实现真正的升压转换器启动及短路故障保护。

其它优势

事实上，电流模式控制还可达到其它性能目标，例如多相位电流共享／可堆栈性、负载电流遥测报告以及 EMC 合规等。对于最后一点，大部分电流模式控制的固定开关频率都能优化 EMI 滤波器设计，从而可更轻松达到各发证机关规定的 EMC 指令要求。符合监管规范要求显然已是一项越来越重要的电源解决方案基准。

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参考资料：

  • 访问 how2power.com，阅读《DC-DC 转换器的电流模式控制稳定性分析》（第 1 及第 2 部分）。
  • 参阅《宽泛 VIN 电源管理 IC 可简化设计，减少 BOM 成本并加强可靠性》白皮书。
  • 参考《面向工业自动化的宽泛 VIN 电源解决方案》应用手册。
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原文请参见: http://e2e.ti.com/blogs_/b/powerhouse/archive/2014/08/14/exploiting-current-mode-control-for-wide-vin-dc-dc-conversion.aspx