前言：本文仿真模型基于SIMPLIS 8.0仿真環(huán)境。
之前推送的文章中已經(jīng)講完了電流模式LLC控制器NCP1399和電壓模式控制器L6599的控制模型建模過程，經(jīng)過驗證仿真模型能正常運行，均能反映控制器的特性。
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下文將繼續(xù)講述CMC的LLC控制器中不同于NCP1399控制方法，另外一種也實現(xiàn)峰值電流模式控制的方法。這種控制方法取樣原邊諧振電流，將諧振電流的正弦波做積分操作得到三角波，再使用這個三角電壓波形與反饋電壓進行比較。當(dāng)電流積分高于反饋電壓關(guān)閉高端開關(guān)，實現(xiàn)峰值電流模式控制。這個控制器就是仙童的FAN7688，是非常有想法的IC。
它的控制原理在我第一次看到時毫不夸張的說，我給它跪下了。這是何等聰明的腦子才能想出這種超人的想法，創(chuàng)新力簡直是滿分。原諒我詞窮我只能說，牛逼，真尼瑪牛逼。取諧振電流積分做控制的示意圖可見下圖。
開關(guān)充電電流積分控制工作原理說明：
下圖是工作在諧振頻率時諧振變換器的典型波形，由于流過開關(guān)的電流會先從S>D，然后再從D>S，達到正弦峰值后電流還會下降，最后關(guān)斷。所以電流方向并不單調(diào)，不能直接用于電流內(nèi)環(huán)的控制。另外原邊諧振電流的峰值也不能反映負載工作條件，因為其中還包含了較大的勵磁電流。但是為諧振槽充電的開關(guān)電流的積分（VICS），卻能反映出負載工作條件。雖然在前期是負向的，但是增大到零點后，一直維持單調(diào)上升，這個波形具有類似于傳統(tǒng)PWM控制中的峰值電流控制的效果。
輕負載的電流積分，也能較好的反映出充電電流積分的斜坡電壓：
FAN7688使用充電電流積分控制，將開關(guān)電流的總電荷（開關(guān)電流的積分）與控制電壓進行比較，用來調(diào)整高端管的開通時間。再把高端開關(guān)時間復(fù)制給低端開關(guān)，從而實現(xiàn)對開關(guān)頻率調(diào)整。由于開關(guān)電流的電荷在一個周期內(nèi)與平均輸入電流是成比例的，因此充電電流控制技術(shù)通過內(nèi)部的快速電流環(huán)實現(xiàn)包括了線路電壓前饋在內(nèi)的優(yōu)秀動態(tài)響應(yīng)。
用于關(guān)閉PWM的信號有兩個輸入由OR門合并為一，分別是最低開關(guān)頻率振蕩電路中VCT電壓高于3V，另外是ON-TIME比較器的輸出。ON-TIME比較器一個輸入是反饋電壓，另外一個是開關(guān)電流積分與VCT電壓三角波疊加而形成的三角波。由于開關(guān)電流積分的高低快速反映了輸入電壓和負載工況的變化，因此這個加法器相當(dāng)于把前饋引入控制中。
至于為什么要加上VCT的三角波，我想應(yīng)該是為了輕負載工作考慮。當(dāng)開關(guān)電流積分很弱時，僅靠它很難實現(xiàn)控制，所以輕負載時主要是靠VCT上的三角波實現(xiàn)控制。從這個角度來講，它在輕負載時會退回到電壓控制模式，可見下圖所示：
了解了控制器實現(xiàn)的基本原理，下面我們開始在仿真環(huán)境中建模：
最低開關(guān)頻率設(shè)置
控制器內(nèi)部由可控電流源對電容充電讓其電壓從1V上升到3V，當(dāng)高于3V后比較器發(fā)出H信號經(jīng)過OR門到數(shù)字振蕩器關(guān)閉PWM。這個功能是用來在啟機或輕負載時維持控制器正常工作，此時充電電流積分信號較低，夠不著反饋電壓，所以O(shè)N-TIME比較器一直不會動作，導(dǎo)致PWM無法關(guān)閉，從而系統(tǒng)崩潰。從原理來看比較簡單，在仿真中可以直接用一個電流控制電流源實現(xiàn)，至于我為什么搞2V電源電壓和3V比較電壓，是因為和L6599參數(shù)一樣，這些參數(shù)可以不做修改就拿來用。各位要自己搭，完全可以參考控制器中的設(shè)計。
上圖中，電流源僅在高端開關(guān)ON時為電容CT充電，在低端管開關(guān)時，由S6開通將電容電壓放電到零。如果你要問，為什么只有電容電壓的上升沿被利用了，沒有下降沿怎么實現(xiàn)開通和關(guān)閉時間相等的PFM波？
是因為要實現(xiàn)充電流控制模式，開關(guān)管的ON-TIME就是被控量，控制器事先是無法預(yù)知的，所以只能是控制得到高端的ON-TIME后，再根據(jù)ON-TIME得到OFF-TIME。這個功能在FAN7688內(nèi)部也是數(shù)字振蕩器做的，但是我們仿真就可以參考BASSO先生為NCP1399搭建的電路，可以把ON-TIME復(fù)制到OFF-TIME，參見下圖。由于在第一節(jié)中講過，所以這里不做累述。
電流采樣
不同于控制器在實際應(yīng)用中使用互感器來采電流，我們可以用可控電流源來實現(xiàn)電流采樣。在電源源外部增加R和C網(wǎng)絡(luò)，其中C是積分器決定充電電流積分的斜坡電壓高度，各位可以根據(jù)自己的系統(tǒng)做一定的調(diào)整。再把電流采樣信號和VCT信號進行疊加，最后把加法器的輸出送給ON-TIME比較器，可見下圖：
關(guān)于前沿消影，因為充電電流積分都是從非常小開始上升，所以應(yīng)該不會存在誤開關(guān)問題，在控制器內(nèi)部也沒看到有這么一個功能，所以在仿真中可以刪除掉。
到此，F(xiàn)AN7688控制器中最為關(guān)鍵的充電電流積分控制原理就在仿真中實現(xiàn)了，可見下圖：
仿真測試：
1. 控制部分，可見最下圖紅色箭頭，已經(jīng)實現(xiàn)了峰值電流模式控制。
2. 功率部分：
小結(jié)：在上文中已經(jīng)展示了FAN7688控制器中充電電流積分控制方法的仿真模型的建模過程，并且能正常運行。在后面將會更新另一種電流模式控制器TEA19161中的 bang bang control 方法，敬請期待，謝謝。
致謝：Christophe Basso先生，本文部分電路基于Christophe Basso先生的NCP1399模型修改而來。