電源變換器中電流模式和電壓模式間的相互轉(zhuǎn)化

若ESR小，式中后面的一項基本可以忽略；但是，由于電壓模式通常使用ESR值較大的輸出電容，這樣ESR就不可以忽略，由于ESR的作用，相當(dāng)于在輸入電壓的反饋信號中引入了一定程度的電流模式，電流模式反饋量為：？（ESR ？α？ Iout ）

輸出電容的ESR將采樣的電流信號送到電壓誤差放大器的輸入端，和輸出電壓信號加在一起，經(jīng)過電壓誤差放大器放大，再送到PWM比較器，其工作的原理相當(dāng)于平均電流反饋。在電壓模式中，使用ESR大的輸出電容，相當(dāng)于引入一定程度的平均電流模式，從而增加系統(tǒng)對輸出負(fù)載變化的動態(tài)響應(yīng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2理想電壓模式中輸入電壓前饋形成的電流模式

對于輸入電壓的變化，目前通常采用輸入電壓前饋技術(shù)，來提高系統(tǒng)對輸入電壓變化的響應(yīng)。輸入電壓前饋如圖3所示。圖中的實線鋸齒波為內(nèi)部時鐘信號產(chǎn)生的斜率固定為k的正常鋸齒波，在沒有電壓前饋時，產(chǎn)生的占空比為d ？ Ts，則有以下公式：

Vc = k *d * Ts

輸入電壓前饋就是在內(nèi)部鋸齒波上加入隨輸入電壓變化的斜坡，或者從VC信號減去此斜坡。當(dāng)輸入電壓突然增加時，內(nèi)部鋸齒波和外加斜坡之和的波形為圖3中的虛線所示。

若外加斜坡的斜率為ks，則總的斜率為：k + ks，注意到：ks∝Vin，也就是ks = k Vin ？Vin，所以此時的占空比為：

即：占空比隨輸入電壓的增加立刻而減少，系統(tǒng)提前對輸入電壓變化做出相應(yīng)的響應(yīng)。

圖3：電壓模式的電壓前饋

若不考慮效率，由功率平衡可以得到：Vin ？ Iin = Vout ？ Iout，所以有：

從上式可以看到，所加的輸入電壓前饋信號也就是輸入的電流信號。事實上可以這樣理解：輸入電壓前饋技術(shù)也就是在理想的電壓模式中，疊加一定的電流反饋，以形成一定的電流反饋，從而增加系統(tǒng)對輸入電壓變化的響應(yīng)。

理想的流模式向電壓模式轉(zhuǎn)化

4.1輕載時電流模式趨向于電壓模式電壓模

電源系統(tǒng)進(jìn)入輕載或空載時，變換器通常工作在突發(fā)模式和跳脈沖模式[3].對于跳脈沖模式，變換器進(jìn)入非連續(xù)電流模式，高端的開關(guān)管的開通時間為控制器所設(shè)定的最小導(dǎo)通時間，同時在有一些開關(guān)周期，高端的開關(guān)管不導(dǎo)通，也就是屏蔽，或跳去一些開關(guān)脈沖，以維持輸出電壓的調(diào)節(jié)。注意到：在輕載或空載時，電流信號很小，系統(tǒng)也很難檢測到電流信號，另一方面，由于高端的開關(guān)管的開通時間固定為最小導(dǎo)通時間，已不受電流檢測信號的調(diào)節(jié)，電流反饋事實上已經(jīng)不起作用，也就不參與到反饋環(huán)節(jié)。系統(tǒng)此時工作于標(biāo)準(zhǔn)的電壓模式。

對于突發(fā)模式，輸出電壓完全由滯洄比較器控制，滯洄比較器控制通過檢測輸出電壓的變化，將輸出電壓設(shè)定在允許的上限和下限的范圍內(nèi)，系統(tǒng)此時也是工作于標(biāo)準(zhǔn)的電壓模式。

4. 2使大的電感值趨向于電壓模式

輸出電感的選擇及設(shè)計是基于輸出DC電壓的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的要求。較大的電感值可減小輸出紋波電流和紋波電壓，減小磁芯的損耗，但在負(fù)載瞬變過程中改變電感電流的時間會加長，同時增大電感的成本和體積。較小的電感值可以得到較低的直流銅損，但是交流磁芯損耗和交流繞線電阻損耗會變大。

同時使用大的電感時，電感電流的斜率減小，在理想的狀態(tài)下，若電感值為無窮大，那么在整個開關(guān)周期，電感電流為直流值，電流檢測信號就不在起作用，也就是標(biāo)準(zhǔn)的電壓模式。因此使用的電感值越大，工作于電流模式的控制就越接近于電壓模式，在負(fù)載瞬變過程中，系統(tǒng)動特性越差。因此對于電流模式，折衷的方法是選擇電感紋波電流峰峰值在輸出負(fù)載電流額定值的20%到40%之間。

4. 3斜坡補(bǔ)償?shù)碾娔Ｊ节呄蛴跒殡妷耗Ｊ?br />
理論上，當(dāng)占空比大于50%時，電流模式就要加斜坡補(bǔ)償，系統(tǒng)才能穩(wěn)定的工作。否則，就會產(chǎn)生次諧波振蕩。在實際的應(yīng)用中，占空比大于40%時，就要加斜坡補(bǔ)償。占空比大于50%時，斜坡補(bǔ)償，由于電感充分激磁，而去磁不足，因此輸出的電壓將比預(yù)設(shè)定的值高，并將繼續(xù)升高，直到較慢的電壓控制回路調(diào)整電流設(shè)定點為止，然后輸出電壓又下降至低于期望值，形成次諧波振蕩，其典型的特性就是在一個開關(guān)周期，脈沖寬度較寬，在下一個開關(guān)周期，脈沖寬度變窄，在每三個開關(guān)周期，脈沖寬度又變寬，如此反復(fù)。此時可以看到輸出電壓不穩(wěn)定，有時還可以聽到音頻的噪聲。

圖4：斜坡補(bǔ)償