【導(dǎo)讀】在開關(guān)電源的系統(tǒng)中，要想使其輸出電壓穩(wěn)定，可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行監(jiān)控，然后調(diào)節(jié)開關(guān)管的開通和關(guān)斷，這種方式被稱為電壓控制模式。
在前3節(jié)分析了一個(gè)開環(huán)電源是如何工作的，開環(huán)電源的弊端也很明顯，無法維持輸出的穩(wěn)定，不能抗擾動(dòng)，無法得到我們想要的電壓等等。因此，開關(guān)電源的閉環(huán)環(huán)路對(duì)穩(wěn)定性來說非常重要。
在開關(guān)電源的系統(tǒng)中，要想使其輸出電壓穩(wěn)定，可以對(duì)輸出電壓進(jìn)行監(jiān)控，然后調(diào)節(jié)開關(guān)管的開通和關(guān)斷，這種方式被稱為電壓控制模式。
當(dāng)然，除了檢測輸出的電壓可以控制系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)定，其實(shí)檢測電感輸出的電流同樣可以用來控制系統(tǒng)的穩(wěn)定，將電壓和電流相結(jié)合的方式，就是電流控制模式。下面是電壓控制模式的框圖：
Rf為輸出電壓取樣電阻，EA為誤差放大器。COMP為比較器，邏輯與驅(qū)動(dòng)為MOS管的驅(qū)動(dòng)電路。現(xiàn)假設(shè)輸出電壓升高，則VFB電壓增加，此時(shí)輸出電壓Vc減小，則占空比會(huì)減小，輸出電壓減少，電路中關(guān)鍵點(diǎn)的波形如下：
上面這種方式非常簡單的就能控制輸出電壓的穩(wěn)定。通過采樣，放大和比較就能得到不同高低電平的方波從而來改變開關(guān)管的開通和關(guān)斷時(shí)間，那到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢?
根據(jù)前面推導(dǎo)的Buck變換器的輸入和輸出關(guān)系表達(dá)式：
很明顯要維持這個(gè)等式的平衡，當(dāng)輸入電壓變化或者輸出電壓變化，只有改變D才能可能使等式一直平衡。從上面的電壓控制也能看出來。
所以在改變D的時(shí)候，我們可以有下面幾種方法：
(1)維持分母T不變，只改變ton的時(shí)間，波形如下：
(2)維持分子ton必變，只改變T的時(shí)間，波形如下：
(3)維持分子ton/T不變，同時(shí)改變ton和T的時(shí)間，波形如下：
上述三種改變D的方式分別對(duì)應(yīng)了PWM，PFM以及PWM和PFM混合調(diào)制的方式來控制開關(guān)管的占空比。
搭建電壓控制模式的電源系統(tǒng)，VFB設(shè)定為3V，分為電阻為兩個(gè)10K，因此輸出電壓為6V。
可以看出輸出電壓為6V和我們設(shè)定的基本一致。
同時(shí)，在后面的時(shí)間內(nèi)，輸出電壓不穩(wěn)定。
說明這個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定，我們仿真電源的增益和相位曲線。
從仿真波形可以看出，相位在-180°的頻率非常多，在穿越頻率處，相位裕度基本為0，說明系統(tǒng)確實(shí)不穩(wěn)定。
總結(jié)一下：使用電壓控制方式的閉環(huán)控制方式，可以使輸出電壓滿足我們輸出電壓的要求，但存在系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況。通過不同的方式改變驅(qū)動(dòng)開關(guān)管的占空比，就能調(diào)節(jié)輸入和輸出的關(guān)系。
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