我介紹了一款 LTspice 降壓轉(zhuǎn)換器，它使用電流模式控制 (CMC) 從 10 V 輸入產(chǎn)生 5 V 穩(wěn)壓輸出。我復(fù)制了圖 1 中的原理圖。

　　

　　CMC 降壓轉(zhuǎn)換器的 LTspice 原理圖。
　　圖 1.峰值 CMC 降壓轉(zhuǎn)換器的 LTspice 原理圖。　
　　該架構(gòu)由四個子系統(tǒng)組成：功率級、電流檢測電路、誤差放大器和 PWM 發(fā)生器。我們在篇文章中介紹了功率級和電流檢測電路；在本文中，我們將重點關(guān)注誤差放大器和 PWM 發(fā)生器?！　?br>　　電壓誤差放大器
　　電流模式控制要求我們對電感器電流進(jìn)行采樣并將該信息納入調(diào)節(jié)方案中。然而，我們?nèi)匀恍枰垒敵霭l(fā)生了什么。誤差放大器（圖 2）將V OUT “誤差”（實際V OUT與所需V OUT之間的差值）轉(zhuǎn)換為可驅(qū)動高效閉環(huán)控制動作的信號。

　

　　圖 2.圖 1 原理圖的電壓誤差放大器部分。
　　

　　電壓反饋從電阻分壓器開始，該分壓器由R FB1和R FB2組成。該分量的方程為：

VFB = VOUT × RFB2RFB1 + RFB2VFB=VOUT×RFB2RFB1+RFB2

等式 1。

　　　我介紹了一款 LTspice 降壓轉(zhuǎn)換器，它使用電流模式控制 (CMC) 從 10 V 輸入產(chǎn)生 5 V 穩(wěn)壓輸出。我復(fù)制了圖 1 中的原理圖?！?br>　　該架構(gòu)由四個子系統(tǒng)組成：功率級、電流檢測電路、誤差放大器和 PWM 發(fā)生器。我們在篇文章中介紹了功率級和電流檢測電路；在本文中，我們將重點關(guān)注誤差放大器和 PWM 發(fā)生器?！　?br>　　電壓誤差放大器
　　電流模式控制要求我們對電感器電流進(jìn)行采樣并將該信息納入調(diào)節(jié)方案中。然而，我們?nèi)匀恍枰垒敵霭l(fā)生了什么。誤差放大器（圖 2）將V OUT “誤差”（實際V OUT與所需V OUT之間的差值）轉(zhuǎn)換為可驅(qū)動高效閉環(huán)控制動作的信號?！　?br>　　具有電流模式控制的 LTspice 降壓轉(zhuǎn)換器的誤差放大器部分.　　

　　插入原理圖中的電阻值后，結(jié)果變?yōu)椋?/p>

VFB = VOUT × 1.21 kΩ3.74 kΩ + 1.21 kΩ = VOUT × 0.244VFB=VOUT×1.21kΩ3.74kΩ+1.21kΩ=VOUT×0.244

等式2。

　　選擇電阻值使得V FB約為V OUT的24% 。因此，完美的 5.0 V 輸出將產(chǎn)生1.2 V 的V FB，這就是參考電壓 ( V REF ) 設(shè)置為 1.215 V 的原因。它并不完全等于V FB，但我認(rèn)為差異小到足以忽略。
　　對于極低頻信號，該子電路充當(dāng)開環(huán)放大器。我們知道這一點是因為兩條反饋路徑都有電容器，當(dāng)我們接近直流時，這些電容器看起來越來越像開路。
　　對于導(dǎo)致V OUT漂移遠(yuǎn)離V REF 的緩慢輸出變化，放大器是反相比較器。從圖 3 左側(cè)開始，當(dāng)V OUT小于約 5.0 V（且V FB < 1.215）時，控制信號 ( V CONTROL ) 為高電平。大約 5 ms 時，V OUT超過 5.0V（且V FB > 1.215），并且V CONTROL切換至低電平。
　　請注意，圖 3 中的信號標(biāo)簽遵循完整原理圖中的信號標(biāo)簽：V OUT是穩(wěn)壓器的輸出，而不是放大器的輸出。根據(jù) CMC 圖中常用的術(shù)語，放大器輸出標(biāo)記為V CONTROL。

　　

　　所討論的 CMC 降壓轉(zhuǎn)換器在低頻下的模擬穩(wěn)壓器和放大器行為。
　　圖 3.穩(wěn)壓器和放大器在低頻下的行為。
　　在高頻下，誤差放大器看起來更像反相運算放大器配置，增益為R COMP / R FB2（約 2.7 V / V）。補償組件（R COMP和C COMP）根據(jù)所需的環(huán)路動態(tài)修改運算放大器的傳遞函數(shù)。
　　C HF產(chǎn)生一個極點，有助于抑制非常高頻的噪聲，這始終是快速開關(guān)晶體管附近的一個問題。如果您有興趣了解有關(guān) CMC 環(huán)路動力學(xué)的更多信息，我推薦此 TI 應(yīng)用筆記：“理解和應(yīng)用電流模式控制理論”?！　?br>　　用于開關(guān)控制的 PWM 生成
　　電流模式控制器的基本目的是以產(chǎn)生和維持所需輸出電壓的方式打開和關(guān)閉功率級晶體管。該任務(wù)由圖 4 中的子電路完成，該子電路由比較器和 SR 鎖存器組成。
　　在正常電路操作期間，CMPR信號通過PWM R信號連接到 SR 鎖存器的 R 輸入。PWM R信號的用途將在以后的文章中介紹。

　　

　　CMC 降壓轉(zhuǎn)換器的 LTspice 原理圖的一部分，顯示了比較器和 SR 鎖存器。
　　圖 4. CMC 降壓轉(zhuǎn)換器的比較器和 SR 鎖存器?！?br>　　IND_RAMP信號是代表流過電感器的電流的電壓，CONTROL是電壓誤差放大器的輸出。A1 組件“diffschmtbuf”是 LTspice 具有差分輸入的施密特觸發(fā)緩沖器的行為模型。我們可以如下定義 diffschmtbuf 參數(shù)：
　　vhigh = 15：將邏輯高電壓 ( V HIGH ) 設(shè)置為 15 V，使其與鎖存器使用的邏輯電平保持一致。
　　vt = 0：將閾值電壓 ( V T ) 設(shè)置為距負(fù)輸入 0 V 的偏移。當(dāng)IND_RAMP高于或低于CONTROL時，這會導(dǎo)致輸出切換。
　　vh = 10m：施加 10 mV 的遲滯。
　　我們將vt設(shè)置為 0 V，以便一旦正輸入高于或低于負(fù)輸入，輸出就會轉(zhuǎn)換（有 10 mV 遲滯的輕微延遲）。
　　當(dāng)IND_RAMP級別超過CONTROL級別時，會發(fā)生以下事件序列：
　　比較器輸出變?yōu)檫壿嫺唠娖健?br>　　先前由穩(wěn)壓器振蕩器設(shè)置的 SR 鎖存器將重置。
　　變化的設(shè)置/重置動作表現(xiàn)為PWM開關(guān)控制信號中變化的占空比。
　　
　　選擇電阻值使得V FB約為V OUT的24% 。因此，完美的 5.0 V 輸出將產(chǎn)生1.2 V 的V FB，這就是參考電壓 ( V REF ) 設(shè)置為 1.215 V 的原因。它并不完全等于V FB，但我認(rèn)為差異小到足以忽略。
　　對于極低頻信號，該子電路充當(dāng)開環(huán)放大器。我們知道這一點是因為兩條反饋路徑都有電容器，當(dāng)我們接近直流時，這些電容器看起來越來越像開路。
　　對于導(dǎo)致V OUT漂移遠(yuǎn)離V REF 的緩慢輸出變化，放大器是反相比較器。從圖 3 左側(cè)開始，當(dāng)V OUT小于約 5.0 V（且V FB < 1.215）時，控制信號 ( V CONTROL ) 為高電平。大約 5 ms 時，V OUT超過 5.0V（且V FB > 1.215），并且V CONTROL切換至低電平。
　　請注意，圖 3 中的信號標(biāo)簽遵循完整原理圖中的信號標(biāo)簽：V OUT是穩(wěn)壓器的輸出，而不是放大器的輸出。根據(jù) CMC 圖中常用的術(shù)語，放大器輸出標(biāo)記為V CONTROL?！　?br>　　在高頻下，誤差放大器看起來更像反相運算放大器配置，增益為R COMP / R FB2（約 2.7 V / V）。補償組件（R COMP和C COMP）根據(jù)所需的環(huán)路動態(tài)修改運算放大器的傳遞函數(shù)。
　　C HF產(chǎn)生一個極點，有助于抑制非常高頻的噪聲，這始終是快速開關(guān)晶體管附近的一個問題。如果您有興趣了解有關(guān) CMC 環(huán)路動力學(xué)的更多信息，我推薦此 TI 應(yīng)用筆記：“理解和應(yīng)用電流模式控制理論”?！　?br>　　用于開關(guān)控制的 PWM 生成
　　電流模式控制器的基本目的是以產(chǎn)生和維持所需輸出電壓的方式打開和關(guān)閉功率級晶體管。該任務(wù)由圖 4 中的子電路完成，該子電路由比較器和 SR 鎖存器組成。
　　在正常電路操作期間，CMPR信號通過PWM R信號連接到 SR 鎖存器的 R 輸入。PWM R信號的用途將在以后的文章中介紹.
　　IND_RAMP信號是代表流過電感器的電流的電壓，CONTROL是電壓誤差放大器的輸出。A1 組件“diffschmtbuf”是 LTspice 具有差分輸入的施密特觸發(fā)緩沖器的行為模型。我們可以如下定義 diffschmtbuf 參數(shù)：
　　vhigh = 15：將邏輯高電壓 ( V HIGH ) 設(shè)置為 15 V，使其與鎖存器使用的邏輯電平保持一致。
　　vt = 0：將閾值電壓 ( V T ) 設(shè)置為距負(fù)輸入 0 V 的偏移。當(dāng)IND_RAMP高于或低于CONTROL時，這會導(dǎo)致輸出切換。
　　vh = 10m：施加 10 mV 的遲滯。
　　我們將vt設(shè)置為 0 V，以便一旦正輸入高于或低于負(fù)輸入，輸出就會轉(zhuǎn)換（有 10 mV 遲滯的輕微延遲）。
　　當(dāng)IND_RAMP級別超過CONTROL級別時，會發(fā)生以下事件序列：
　　比較器輸出變?yōu)檫壿嫺唠娖健?br>　　先前由穩(wěn)壓器振蕩器設(shè)置的 SR 鎖存器將重置。
　　變化的設(shè)置/重置動作表現(xiàn)為PWM開關(guān)控制信號中變化的占空比。