電流控制模式的LED降壓穩壓器簡(jiǎn)化補償操作

　　在峰值電流模式控制中，控制信號(或者COMP信號)通過(guò)一個(gè)內部控制回路來(lái)控制電感器中的峰值電流，從而簡(jiǎn)化輸出電壓反饋回路。但是，如果為了保持恒定亮度調節LED中的電流，而不是輸出電壓，情況會(huì )怎么樣呢?眾所周知，實(shí)際上在補償電源實(shí)現穩定性時(shí)，電流模式控制(CMC)能夠消除電感器本身的頻率響應效應。而將輸出電流用作反饋信號甚至會(huì )使“關(guān)閉回路”更加簡(jiǎn)單。

　　圖1顯示的是一個(gè)通過(guò)高側感測電阻器R3直接驅動(dòng)LED中電流的降壓轉換器，TPS54218，同步降壓控制器。這個(gè)電流感測電壓被電流感測監視器，INA193，放大20倍，這樣可顯著(zhù)地降低R3中的功率耗散并提升效率。分流監視器的電流反饋信號輸出給電阻分壓器 (R6/R8)，這形成了到VSENSE的完整反饋路徑。

　　圖1 配置為調節LED中恒定電流的同步降壓轉換器。

　　運算放大器(op amp)可使用控制信號(VCNTL)調整LED電流。就其本身而言，控制器持續調節占空比和輸出電流，以便在VSENSE引腳上保持0.8V的電壓。如果運算放大器輸出電壓上升，它也會(huì )升高VSENSE上的電壓，所以控制器向下調節LED電流，以防止VSENSE上升。

　　圖2是仿真控制回路的圖1的簡(jiǎn)單SPICE模型。VC1是COMP引腳上的電壓，直接驅動(dòng)跨導增益為13的功率級(控制器更多的內部細節請參見(jiàn)TPS54218數據表內的圖31)。這個(gè)電流通過(guò)電感器和感測電阻器來(lái)直接驅動(dòng)LED。需要注意的是，電感值和LED值的變化不會(huì )對響應產(chǎn)生影響，這是因為電感器中的電流受到了控制。

　　圖2 經(jīng)簡(jiǎn)化的控制回路AC模型，以測量增益和相位裕量。

　　分流監視器傳遞函數只是一個(gè)值為20的電壓到電壓增益，有一個(gè)接近500kHz的高頻極點(diǎn)(和緩沖器)。這個(gè)輸出提供給R6/R8分壓器，由于輸出是直流電壓，所以分壓器在運算放大器U3輸出上接地。完成此反饋回路的最后一個(gè)部分是降壓轉換器的內部跨導放大器，它具有一個(gè)225uA/V的電壓對電流增益。

　　外部補償組件C6從這個(gè)點(diǎn)(V_COMP)上接地。需要注意的是，V_COMP也是我們回路仿真的起始點(diǎn)(VC1)?；芈吩鲆媸荲_COMP引腳上測得的電壓除以VC1上的注入擾動(dòng)。所以，通過(guò)將VC1設定為1Vac信號，回路增益最終就是V_COMP上測得的電壓。

　　圖3顯示了VSENSE和V_COMP節點(diǎn)上測得的響應。V_COMP代表回路增益和相位裕量，而VSENSE是功率級，這就是除補償運算放大器之外的整個(gè)回路。在這里最值得注意的一點(diǎn)是，VSENSE，最遠到COMP電容器C6之前的響應，都是平坦的。由于采用電流模式控制，功率級的響應是平坦的，并且只有分流監視器響應在較高頻率時(shí)開(kāi)始輕微降低相位。

　　圖3 仿真結果顯示出非常平穩的響應，此時(shí)整個(gè)回路主要由C6設定。

　　轉換器回路增益和帶寬的調節由C6單獨設定。較小的C6值會(huì )由于其較高的阻抗而增加增益，而較大的值會(huì )減小增益。應該將增益值設置得足夠低，以確保較好的穩定性,要避免將增益值推得過(guò)高。還有一些未包含在此模型中的其它二階效應，諸如斜坡補償，會(huì )在較高頻率時(shí)影響到增益和相位。

　　另外，這個(gè)模型提供了一個(gè)出色的一階逼近法，并且深入觀(guān)察了電流模式同步降壓LED穩壓器的回路增益。