電源變換器中電流模式和電壓模式間的相互轉化

若ESR小，式中后面的一項基本可以忽略；但是，由于電壓模式通常使用ESR值較大的輸出電容，這樣ESR就不可以忽略，由于ESR的作用，相當于在輸入電壓的反饋信號中引入了一定程度的電流模式，電流模式反饋量為：？（ESR ？α？ Iout ）

輸出電容的ESR將采樣的電流信號送到電壓誤差放大器的輸入端，和輸出電壓信號加在一起，經(jīng)過(guò)電壓誤差放大器放大，再送到PWM比較器，其工作的原理相當于平均電流反饋。在電壓模式中，使用ESR大的輸出電容，相當于引入一定程度的平均電流模式，從而增加系統對輸出負載變化的動(dòng)態(tài)響應，提高系統的穩定性。

3.2理想電壓模式中輸入電壓前饋形成的電流模式

對于輸入電壓的變化，目前通常采用輸入電壓前饋技術(shù)，來(lái)提高系統對輸入電壓變化的響應。輸入電壓前饋如圖3所示。圖中的實(shí)線(xiàn)鋸齒波為內部時(shí)鐘信號產(chǎn)生的斜率固定為k的正常鋸齒波，在沒(méi)有電壓前饋時(shí)，產(chǎn)生的占空比為d ？ Ts，則有以下公式：

Vc = k *d * Ts

輸入電壓前饋就是在內部鋸齒波上加入隨輸入電壓變化的斜坡，或者從VC信號減去此斜坡。當輸入電壓突然增加時(shí)，內部鋸齒波和外加斜坡之和的波形為圖3中的虛線(xiàn)所示。

若外加斜坡的斜率為ks，則總的斜率為：k + ks，注意到：ks∝Vin，也就是ks = k Vin ？Vin，所以此時(shí)的占空比為：

即：占空比隨輸入電壓的增加立刻而減少，系統提前對輸入電壓變化做出相應的響應。

圖3：電壓模式的電壓前饋

若不考慮效率，由功率平衡可以得到：Vin ？ Iin = Vout ？ Iout，所以有：

從上式可以看到，所加的輸入電壓前饋信號也就是輸入的電流信號。事實(shí)上可以這樣理解：輸入電壓前饋技術(shù)也就是在理想的電壓模式中，疊加一定的電流反饋，以形成一定的電流反饋，從而增加系統對輸入電壓變化的響應。

理想的流模式向電壓模式轉化

4.1輕載時(shí)電流模式趨向于電壓模式電壓模

電源系統進(jìn)入輕載或空載時(shí)，變換器通常工作在突發(fā)模式和跳脈沖模式[3].對于跳脈沖模式，變換器進(jìn)入非連續電流模式，高端的開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通時(shí)間為控制器所設定的最小導通時(shí)間，同時(shí)在有一些開(kāi)關(guān)周期，高端的開(kāi)關(guān)管不導通，也就是屏蔽，或跳去一些開(kāi)關(guān)脈沖，以維持輸出電壓的調節。注意到：在輕載或空載時(shí)，電流信號很小，系統也很難檢測到電流信號，另一方面，由于高端的開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通時(shí)間固定為最小導通時(shí)間，已不受電流檢測信號的調節，電流反饋事實(shí)上已經(jīng)不起作用，也就不參與到反饋環(huán)節。系統此時(shí)工作于標準的電壓模式。

對于突發(fā)模式，輸出電壓完全由滯洄比較器控制，滯洄比較器控制通過(guò)檢測輸出電壓的變化，將輸出電壓設定在允許的上限和下限的范圍內，系統此時(shí)也是工作于標準的電壓模式。

4. 2使大的電感值趨向于電壓模式

輸出電感的選擇及設計是基于輸出DC電壓的穩態(tài)和瞬態(tài)的要求。較大的電感值可減小輸出紋波電流和紋波電壓，減小磁芯的損耗，但在負載瞬變過(guò)程中改變電感電流的時(shí)間會(huì )加長(cháng)，同時(shí)增大電感的成本和體積。較小的電感值可以得到較低的直流銅損，但是交流磁芯損耗和交流繞線(xiàn)電阻損耗會(huì )變大。

同時(shí)使用大的電感時(shí)，電感電流的斜率減小，在理想的狀態(tài)下，若電感值為無(wú)窮大，那么在整個(gè)開(kāi)關(guān)周期，電感電流為直流值，電流檢測信號就不在起作用，也就是標準的電壓模式。因此使用的電感值越大，工作于電流模式的控制就越接近于電壓模式，在負載瞬變過(guò)程中，系統動(dòng)特性越差。因此對于電流模式，折衷的方法是選擇電感紋波電流峰峰值在輸出負載電流額定值的20%到40%之間。

4. 3斜坡補償的電模式趨向于為電壓模式

理論上，當占空比大于50%時(shí)，電流模式就要加斜坡補償，系統才能穩定的工作。否則，就會(huì )產(chǎn)生次諧波振蕩。在實(shí)際的應用中，占空比大于40%時(shí)，就要加斜坡補償。占空比大于50%時(shí)，斜坡補償，由于電感充分激磁，而去磁不足，因此輸出的電壓將比預設定的值高，并將繼續升高，直到較慢的電壓控制回路調整電流設定點(diǎn)為止，然后輸出電壓又下降至低于期望值，形成次諧波振蕩，其典型的特性就是在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，脈沖寬度較寬，在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，脈沖寬度變窄，在每三個(gè)開(kāi)關(guān)周期，脈沖寬度又變寬，如此反復。此時(shí)可以看到輸出電壓不穩定，有時(shí)還可以聽(tīng)到音頻的噪聲。

圖4：斜坡補償