當(dāng)今頻率調(diào)制模式的諧振模式控制器絕大部分都是僅使用輸出電壓或輸出電流進(jìn)行反饋控制，通過反饋環(huán)控制IC內(nèi)部的頻率調(diào)節(jié)器VCO或CCO的相應(yīng)的控制電壓或電流的大小，實(shí)現(xiàn)對輸出頻率的控制，這種控制辦法已知至少存在三個缺點(diǎn)：
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從頻率控制到輸出的小信號模型上存在2階極點(diǎn)，而且當(dāng)工作在諧振頻率或低于諧振頻率，影響更加明顯。這個雙極點(diǎn)如同VMC的BUCK變換器一樣，在模擬控制中只能通過降低穿越頻率來避開雙極點(diǎn)的影響，因此就顯著的降低閉環(huán)帶寬，降低了動態(tài)響應(yīng)調(diào)整速度。反饋控制也沒有直接與原邊諧振電流的建立關(guān)系，也沒有輸入電壓前饋導(dǎo)致進(jìn)一步惡化了動態(tài)響應(yīng)。
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需要高精度和高一致性的振蕩器來保證頻率調(diào)制，同時最低和最高頻率需要根據(jù)不同的設(shè)計(jì)進(jìn)行不同的鉗位，需要增加一個獨(dú)立的引腳為其調(diào)整用。
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原邊諧振電流并沒有實(shí)際參與控制，還需要一個獨(dú)立的引腳來檢查過流和短路等異常工況來保證系統(tǒng)可靠性運(yùn)行。英飛凌的ICE2HS01G還使用了反饋的狀態(tài)配合電流檢測來進(jìn)行過流保護(hù)，雖然能實(shí)現(xiàn)更高可靠性，這無疑進(jìn)一步增加了系統(tǒng)復(fù)雜度。
電流模式控制方法的基本原理體現(xiàn)在使用電流信號和反饋控制量進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果定義開關(guān)管的開通時間。在電流模式控制器NCP1399中，也是使用此種方法來實(shí)現(xiàn)電流模式控制原理。當(dāng)達(dá)到設(shè)置電流后，高端管關(guān)閉，頻率調(diào)節(jié)器把高端管的開通時間復(fù)制給低端管，這樣諧振拓?fù)涞拈_關(guān)頻率就精確的由原邊電流和負(fù)載決定。在IC內(nèi)部具體實(shí)現(xiàn)是有一個MCU核，里面有10ns分辨率的高精度數(shù)字計(jì)數(shù)器，把上升沿計(jì)數(shù)直接復(fù)制給下降沿計(jì)數(shù)即可，這樣就能保證非常高的抗干擾性。
在諧振拓?fù)渲兄C振電容上的電壓完全反應(yīng)了諧振電流的大小，該電壓可以通過在外部使用兩個電容和一些電阻對諧振電容的電壓進(jìn)行采樣。通過電容電壓串聯(lián)后的除法衰減，可以把諧振電容兩端的電壓的表征為諧振電流的被控量送到控制器。這個兩個分壓電容由用戶自己設(shè)置，可以隨意的設(shè)置變換器的負(fù)載功率，所以具有了非常高的靈活度。
高端管開通時間比較器的另外一個信號是反饋環(huán)的輸出，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，反饋環(huán)的輸出電壓高低完全反應(yīng)了輸出負(fù)載的大小。當(dāng)負(fù)載重時反饋輸出電壓高，反饋電壓高則對應(yīng)著所需的電流信號大，這也對應(yīng)著更長的高端管導(dǎo)通時間，即為更低的開關(guān)頻率。由于反饋引腳的電壓完全決定了系統(tǒng)開關(guān)頻率的高低，在IC內(nèi)部對該引腳的電壓進(jìn)行了鉗位，在內(nèi)部會把FB的電壓信號進(jìn)行一定比例的衰減，這樣主要是為了限制CS引腳的電壓變化范圍，從而降低開關(guān)頻率的變化范圍，用來確保系統(tǒng)穩(wěn)定性。
所以NCP1399的控制原理完全可以參見上圖來進(jìn)行理解，原理性的東西已經(jīng)講得太多。下面將進(jìn)行仿真建模，從上文可以看到，電流采樣使用兩個電容分壓，反饋可以使用傳統(tǒng)的運(yùn)放或TL431，這些都很簡單。麻煩的地方就是要實(shí)現(xiàn)把高端驅(qū)動復(fù)制到低端驅(qū)動上，因?yàn)镮C內(nèi)部是用數(shù)字計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，只需要相應(yīng)的增減即可。在模擬仿真環(huán)境中，該如何實(shí)現(xiàn)呢？我曾經(jīng)為了這個問題困擾了許久，我只能思考到使用一個固定的電流源對一個電容進(jìn)行充放電就可以確定ON和OFF的時間相等。也許是L6599的CCO模型先入為主的原因，我一直沒有跳出這個框框之中，直到前幾天我看到了basso先生為NCP1399建立的仿真模型，才想通了電流模式的PWM產(chǎn)生方法，可見下圖所示：
工作原理：
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使用固定壓控電流源G1和G2（同為1uA輸出電流）為定時電容CT充放電。當(dāng)Q為H，G1為CT充電，此時電壓上升。
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當(dāng)比較器那邊的CS的電壓高于FB時發(fā)出RESET信號，此時Q1為L，G1停止充電。
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然后QN由L轉(zhuǎn)為H，同樣的電流為CT放電，這樣就實(shí)現(xiàn)了兩個驅(qū)動信號的時間相等。
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當(dāng)VCT的電壓低于或等于0V時，這里設(shè)置為10mV。比較器U2輸出低于10mV的H到SR觸發(fā)器的S，QN停止放電，置位后Q為H，開始新的充電周期。
這個CCO的與L6599的CCO的不同之處為：L6599的VCT的最高4V和最低1V被限制住，調(diào)整頻率的方法是調(diào)整VCT上三角板的上升和下降時間的速度，通過控制對CT電容的充放電流大小來調(diào)整頻率。而NCP1399的頻率調(diào)整方法在于不固定VCT的最高電壓，在充放電流統(tǒng)一的設(shè)置下，充電的時間越長VCT的電壓越高，隨之從最高電壓下降到0也需要的時間更長。當(dāng)然這里只是談原理性仿真，在NCP1399中使用數(shù)字計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)這個功能，與上文中的仿真模型大有不同。
下圖是L6599的CCO仿真模型。
參考文檔：
1，NCP1399 數(shù)據(jù)手冊，ON官網(wǎng)。https://www.onsemi.cn/
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