接上一篇我們講了LDO，今天我們重點分享DC-DC開關(guān)電源中的BUCK。在PCB單板二次電源設(shè)計中，常見的DC-DC變換器主要有降壓，升壓，升降壓拓?fù)?。這三種拓?fù)湟彩情_關(guān)電源中最基本的三種拓?fù)?。以電感端接的方式進行分類。
首先我們看看非隔離式開關(guān)電源拓?fù)洌?/span>
Buck變換器是一種降壓式非隔離開關(guān)電源，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，輸入電源通過電感給輸出供電，同時電感存儲能量；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，電感通過續(xù)流二極管給輸出供電；如此反復(fù)即可維持輸出產(chǎn)生一個恒定的電壓。
Boost變換器是一種升壓式非隔離開關(guān)電源，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，輸入電源通過電感給電感充電，電感存儲能量；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，輸入電源和電感能量通過續(xù)流二極管給輸出供電；如此反復(fù)即可維持輸出產(chǎn)生一個恒定的電壓。
Buck-Boost變換器是一種升降壓式非隔離開關(guān)電源，當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，輸入電源通過電感給電感充電，電感存儲能量；當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，電感能量通過續(xù)流二極管給輸出供電；如此反復(fù)即可維持輸出產(chǎn)生一個恒定的負(fù)電壓。
開關(guān)電源經(jīng)常使用哪些控制技術(shù)呢？
說明：以上幾種控制方式中PWM占主流。但現(xiàn)在有些新的電源控制器，為了提高輕載到重載全部工況的電源效率，通過同時支持PWM和PFM兩種工作模式，來提供全時效率。很多電路中通常都選擇PWM與PFM或者PSM相結(jié)合的方式,以保證系統(tǒng)在整個負(fù)載范圍內(nèi)都有比較高的效率。
開關(guān)電源之環(huán)路控制
電源的性能，如線性調(diào)整、負(fù)載的變動反應(yīng)特性等，基本上取決于控制環(huán)路的結(jié)構(gòu)?？刂骗h(huán)路的結(jié)構(gòu)可分為兩種，如下圖所是:
電壓控制模式：電壓模式控制屬于單閉環(huán)負(fù)反饋控制方式。下圖是電壓模式控制的DC-DC Converter電路實例。將輸出電壓值用作反饋信號，反饋信號經(jīng)過濾波，放大比較才作用于PWM的控制器，響應(yīng)比較慢。
電流控制模式：屬于雙閉環(huán)負(fù)反饋控制方式。是將電感器電流波形的上升斜波部分加入到電壓控制環(huán)路之外提供快速響應(yīng)控制環(huán)路。電流模式在一定程度上解決了電壓控制模式響應(yīng)慢的特點，但是也增加了反饋回路的復(fù)雜性，下圖是電流模式控制的DC-DC Converter電路實例，由圖可知該控制環(huán)路分有內(nèi)、外環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流負(fù)反饋環(huán)，外環(huán)為電壓負(fù)反饋環(huán)。
平均電流控制模式：將電感電流的波形先進行放大，再與電壓反饋誤差信號進行差分，將兩者的結(jié)果和外部提供的斜坡波形進行比較，產(chǎn)生PWM。下圖是平均電流模式控制的DC-DC Converter電路，該控制方法最早就是被應(yīng)用于功率因素校正器的。優(yōu)點是直接控制電感電流的平均值，干擾性好，系統(tǒng)穩(wěn)定性好；缺點是電流檢測電路比較復(fù)雜，或是檢測元件損耗較大。
固定ON/OFF時間控制：下圖是固定ON/OFF時間控制的電流模式DC-DC Converter電路，由圖可知開關(guān)管Tr1一旦導(dǎo)通，電感電流IL會大幅增加。如果反饋后的電感電流比控制信號更大的話，開關(guān)管會在固定時間點關(guān)斷，之后開關(guān)管再導(dǎo)通，即通過開關(guān)頻率的變化（變頻）來調(diào)節(jié)輸出電壓。優(yōu)點是固定ON/OFF時間控制的電流模式控制結(jié)構(gòu)上非常簡潔；缺點是工作頻率是變化的，因此輸入輸出濾波器的設(shè)計比較復(fù)雜。
峰值電流模式控制：峰值(peak)電流模式控制則是電源電路設(shè)計者經(jīng)常使用的方式。如上一頁圖示的開關(guān)管Tr1一旦導(dǎo)通的話，電感電流IL 會大幅增加，當(dāng)電感電流IL與控制信號一致時開關(guān)管將會關(guān)斷。下圖是峰值電流模式控制的Converter的小信號動作方塊圖，該方塊圖分成兩個反饋回路，分別是外側(cè)的電壓反饋回路與內(nèi)側(cè)的電流反饋回路。電壓反饋回路的輸入就是所謂的基準(zhǔn)電壓Vref，基準(zhǔn)電壓Vref會與輸出電壓作比較，它的誤差信號會流入補償器，補償器則產(chǎn)生控制電壓Vc輸入到電流反饋回路，電流反饋回路會根據(jù)控制電壓Vc決定電感電流IL的大小。
今天主要簡單介紹了DCDC電源的拓?fù)浼伴_關(guān)電源的調(diào)制控制方式及環(huán)路控制技術(shù)，下一篇我們將重點講解BUCK電源。本文內(nèi)容主要來源于個人整理總結(jié)。如有不正之處，歡迎指正。
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