开关电源的峰值电流控制模式

一、峰值电流控制模式的定义

峰值电流控制模式通过控制电感电流的峰值来间接控制PWM（脉冲宽度调制）信号的占空比，从而实现对输出电压的调节。

在这种模式下，误差电压信号（通常来自电压反馈环）被用作电感电流峰值的参考信号，当电感电流的峰值达到该参考信号的值时，PWM信号关断，从而控制开关管的导通时间。

二、工作原理

1、基本工作过程

• 时钟信号触发开关管导通，电感电流线性上升。
• 当电感电流的峰值达到误差放大器输出的参考电压（Vc）时，PWM比较器翻转，开关管关断。
• 电感电流下降，直到下一个时钟周期开始，如此反复

2、调节原理

• 当输出负载增大时，输出电压降低，Vc增大，电感电流需要上升到更高的值才能使PWM比较器翻转，开关管导通时间增长，占空比增加，输入功率增加，输出电压上升，直到达到调节范围。
• 当输出负载降低时，输出电压升高，Vc降低，电感电流在较低的值就能使PWM比较器翻转，开关管导通时间缩短，占空比降低，输入功率降低，输出电压下降，直到达到调节范围。

三、峰值电流控制模式的优缺点

1、优点

快速的瞬态响应：由于直接采样电感电流，输入电压的变化会直接在电感电流上反映出来，因此，这种控制模式天然具有前馈补偿的功能，能够对输入电压变化和输出负载变化快速响应。

双闭环控制系统：电压外环控制电流内环。电流内环是瞬时按照逐个脉冲工作的。功率级是由电流内环控制的电流源，而电压外环控制此功率级电流源。在该双环控制中，电流内环只负责输出电感的动态变化，因而电压外环仅需控制输出电容电压，不必控制LC储能电路。由于这些，峰值电流控制具有比电压控制大得多的带宽。带宽越宽，相对来讲稳定性越好。

简化的反馈电路：虽然电源的LC滤波电路为二阶电路，但增加了电流内环控制后，电感L的极点位于内部的电流环，输出电容的ESR及其变化仍然在外部的电压环，而不是像电压控制模式，L、C的双极点都在外部的电压环中。这使得误差放大器的控制环补偿网络得以简化，稳定度得以提高并且改善了频响，具有更大的增益带宽积。在小信号分析时，这种电路可以忽略电感的存在。

固有的限流功能：具有瞬时峰值电流限流功能，即内在固有的逐个脉冲限流功能，简化了过载保护和短路保护。

自动磁通平衡功能：在推挽电路和全桥电路中具有自动磁通平衡功能。

易于均流：多个电源模块并联时容易实现均流。

2、缺点

占空比大于50%时不稳定：当占空比大于50%时，电流环不能稳定，并导致开关频率降低，电流、电压的纹波增大。这时需要外加周期性的斜坡函数来补偿，以使系统稳定。

不能准确控制平均电流：峰值电流模式中，系统检测峰值电流，并在设定的峰值电流点关断，与平均电感电流大小变化相一致，但是峰值并不能和平均电感电流大小相对应，在占空比不同的情况下，相同的峰值电感电流可能对应着不同的平均电感电流，而平均电感电流才真正决定输出电压值。

抗干扰性差：开关噪声容易造成开关管的误动作，即抗干扰性差。

反馈电路设计复杂：电压型控制器不需要斜率补偿电路，只有一个闭环反馈回路，而峰值电流控制模式的反馈补偿电路设计相对复杂。