1、電壓控制模式

如下圖就是一個(gè)典型的電壓控制模式，電壓控制模式的開關(guān)周期為芯片的時(shí)鐘周期，每來一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)，開關(guān)信號(hào)即開啟或者說PWM信號(hào)會(huì)產(chǎn)生由低到高電平的變化，而一個(gè)周期內(nèi)開關(guān)信號(hào)的關(guān)斷即PWM信號(hào)由高到低電平，轉(zhuǎn)換時(shí)刻則是由反饋產(chǎn)生的電壓誤差信號(hào)和鋸齒波的比較決定。

電壓控制模式的優(yōu)點(diǎn)：

1.PWM三角波幅值較大，脈沖寬度調(diào)節(jié)時(shí)具有較好的抗噪性；

2.對(duì)于多路輸出電源，它們之間的交叉調(diào)整率比較好；

3.單一反饋電壓閉環(huán)設(shè)計(jì)，調(diào)試比較容易。

電壓控制模式缺點(diǎn)：

1.當(dāng)個(gè)輸入電壓突然變化或者負(fù)載阻抗突然變化時(shí)，因?yàn)橹麟娐酚休^大的輸出電容C以及電感L相移延時(shí)作用，輸出電壓的變化也延時(shí)滯后，同時(shí)輸出電壓變化的信息還要經(jīng)過電壓誤差放大器的補(bǔ)償電路延時(shí)滯后，才能傳至PWM比較器調(diào)節(jié)脈寬。也就是說環(huán)路控制的變化必須經(jīng)過L、C二階極點(diǎn)系統(tǒng)獲得設(shè)計(jì)輸出，輸出響應(yīng)不是很好。

2.電壓控制模式環(huán)路控制中由于不涉及到輸入電壓的變化，也就是說輸入電壓并沒有直接參與反饋環(huán)路的閉環(huán)控制，因此，源動(dòng)態(tài)不好，輸入電壓突變時(shí)的響應(yīng)較慢。

3.由于電壓控制模式不采樣電流，逐周限流保護(hù)功能必須另外增加電路來實(shí)現(xiàn)。

如何改善？

1.增加電壓誤差放大器的帶寬，保證具有一定的高頻增益。不過這樣容易受高頻開關(guān)噪聲的影響，需要在主電路及反饋控制電路上采取措施進(jìn)行抑制或同相位衰減平滑處理；帶寬增加有利于提高電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，但是對(duì)于高頻噪聲的抑制會(huì)有影響，容易受到干擾。

2.采用電壓前饋模式控制的PWM技術(shù)，改善源動(dòng)態(tài)。

2、峰值電流控制模式

峰值電流控制模式的基本原理如下圖所示，誤差電壓信號(hào)Vc送至PWM比較器后，并不是像電壓模式控制那樣與振蕩電路產(chǎn)生的固定三角波電壓斜坡比較，而是與一個(gè)變化的其峰值代表電感電流峰值的三角波形進(jìn)行比較，然后得到PWM脈沖關(guān)斷時(shí)刻。

因此峰值電流控制模式不是用電壓誤差信號(hào)直接與鋸齒波信號(hào)比較控制PWM脈沖寬度，而是直接控制峰值電感電流大小，然后間接地控制PWM脈沖寬度。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電流上升，電流檢測(cè)通過一個(gè)互感器或者電阻采樣，形成一個(gè)內(nèi)部的電流環(huán)，外部電壓環(huán)用來調(diào)制電感電流，而內(nèi)部電流環(huán)直接控制占空比。

同樣，峰值電流控制模式的開通時(shí)刻仍然由時(shí)鐘信號(hào)開啟，即每一個(gè)時(shí)鐘周期到來，PWM信號(hào)就會(huì)從低到高變化，是為每個(gè)周期PWM的開通時(shí)刻，而峰值電流控制模式的關(guān)斷時(shí)刻是由檢測(cè)的電流信號(hào)峰值與電壓誤差信號(hào)Vc進(jìn)行比較，當(dāng)檢測(cè)到的峰值電流信號(hào)與電壓誤差信號(hào)相等時(shí)，關(guān)斷PWM信號(hào)，由此決定了PWM的導(dǎo)通時(shí)間Ton。假如因某種原因，電感電流的峰值突然變大，則開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間會(huì)縮短，占空比會(huì)減小，從而使得開關(guān)峰值電流減小。

那么峰值電流控制模式相對(duì)電壓控制模式有什么優(yōu)點(diǎn)呢？

1、峰值電流控制模式由于直接采樣電感電流，輸入電壓的變化會(huì)直接在電感電流上反映出來，因此，這種控制模式天然具有前饋補(bǔ)償?shù)墓δ埽軌驅(qū)斎腚妷鹤兓洼敵鲐?fù)載變化快速響應(yīng)；

2、峰值電流控制模式PWM是雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電壓外環(huán)控制電流內(nèi)環(huán)。電流內(nèi)環(huán)是瞬時(shí)按照逐個(gè)脈沖工作的。功率級(jí)是由電流內(nèi)環(huán)控制的電流源，而電壓外環(huán)控制此功率級(jí)電流源。在該雙環(huán)控制中，電流內(nèi)環(huán)只負(fù)責(zé)輸出電感的動(dòng)態(tài)變化，因而電壓外環(huán)僅需控制輸出電容電壓，不必控制LC儲(chǔ)能電路。由于這些，峰值電流控制具有比電壓控制大得多的帶寬。帶寬越寬，相對(duì)來講穩(wěn)定性越好。

3、雖然電源的LC濾波電路為二階電路，但增加了電流內(nèi)環(huán)控制后，電感L的極點(diǎn)位于內(nèi)部的電流環(huán)，輸出電容的ESR及其變化仍然在外部的電壓環(huán)，而不是像電壓控制模式，L、C的雙極點(diǎn)都在外部的電壓環(huán)中。

4、峰值電流控制模式，只有當(dāng)誤差電壓發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)導(dǎo)致電感電流發(fā)生變化，即誤差電壓決定電感電流上升的程度，進(jìn)而決定功率開關(guān)的占空比，因此，內(nèi)環(huán)可看作是一個(gè)電流源，電感電流與負(fù)載電流之間有了一定的約束關(guān)系，使電感電流不再是獨(dú)立變量，整個(gè)反饋電路變成了一階電路，由于反饋信號(hào)電路與電壓模式相比，減少了一階，因此誤差放大器的控制換補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)得以簡(jiǎn)化，穩(wěn)定度得以提高并且改善了頻率響應(yīng)，具有更大的增益帶寬積。在小信號(hào)分析時(shí)，這種電路可以忽略電感的存在。因此，在整流器的輸出端，增益和相位是由并聯(lián)的輸出電容和負(fù)載電阻確定的。這樣，電路最多只有90°相移和-20dB/dec而非-40dB/dec的增益衰減。

5、電流環(huán)是外部電壓環(huán)的一部分，峰值電流閉環(huán)特性非常類似于一個(gè)跨導(dǎo)型放大器。電流環(huán)的閉環(huán)增益抑制呈現(xiàn)平特性直到交越頻率。在交越頻率處，增益曲線以-1的斜率下降，在外部電壓環(huán)中增加了第二個(gè)極點(diǎn)，不過這個(gè)極點(diǎn)的頻率遠(yuǎn)高于電容的極點(diǎn)。為了避開電流環(huán)的這個(gè)極點(diǎn)，外部電壓環(huán)的帶寬要小于內(nèi)部電流環(huán)的極點(diǎn)頻率，因此，內(nèi)部電流環(huán)的帶寬會(huì)高于外部電壓環(huán)的帶寬。

6、由于峰值電流控制模式cycle by cycle的控制峰值電流，因此具有簡(jiǎn)單自動(dòng)磁通平衡功能；

7、峰值電流控制模式具有瞬時(shí)峰值電流限流功能，即峰值電流模式具有內(nèi)在固定的逐周限流功能；

峰值電流控制模式盡管相對(duì)于電壓模式控制來講有了很多的改善，但是也有它自身的一些不足：占空比》50%后環(huán)路不穩(wěn)定（次諧波震蕩），需要加斜率補(bǔ)償進(jìn)行改善。

3、平均電流控制模式

平均控制模式如下圖所示，輸出電壓采樣經(jīng)過誤差放大器U1后形成Vcp，然后將Vcp作為誤差放大器U2的同相端，與電流采樣信號(hào)進(jìn)行比較，然后經(jīng)過誤差放大器U2后形成電壓Vca與鋸齒波進(jìn)行比較得到占空比。通俗一點(diǎn)講就是電壓采樣經(jīng)過補(bǔ)償器進(jìn)行補(bǔ)償，將補(bǔ)償器輸出Vcp作為電流內(nèi)環(huán)的給定，與電流采樣進(jìn)行比較，經(jīng)過電流內(nèi)環(huán)補(bǔ)償器后與鋸齒波比較得到占空比。

平均模式相對(duì)峰值電流控制模式來講，它有峰值電流模式的所有優(yōu)點(diǎn)：相同的截止頻率；對(duì)于電流負(fù)載變化，相同的瞬態(tài)響應(yīng)。在低于截止頻率時(shí)，峰值電流模式控制的環(huán)路增益為平特性，而對(duì)于平均電流模式控制來講，它的增益是一直上升的。這種低頻時(shí)的高環(huán)路增益可以去除峰值對(duì)平均值的誤差，而且能夠保證輕載時(shí)電感電流進(jìn)入不連續(xù)狀態(tài)時(shí)好的環(huán)路穩(wěn)定性能。

平均電流控制模式下電感電流能夠高精確的跟蹤電流信號(hào)，所以一般中大功率的PFC拓?fù)渚捎眠@種控制方式。
編輯：lyn