【好书共读——《开关电源仿真与设计-基于SPICE》】——004占空比如何调节输出？

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占空比如何调节输出电压或输出电流？

如我们所知，不论是降压BUCK还是升压BOOST变化器，都是通过调节PWM占空比实现输出电压或电流变化的。变换器需要保证输出稳定，它可以通过环路反馈控制占空比变化来维持输出电流或者电压恒定。那么控制器是如何调节占空比的？下面将分为电压输出模式和电流输出模式进行讲解。

1、电压工作模式

日常中，开关变换器最常用的是电压输出，即将电压保持在某个恒定值。此时就需要电压反馈环路起作用了。如图1所示，表示一个最小的变压器变压输出控制电路。其主要包括输入线圈，次级输出线圈，电阻分压反馈电路，参考电压电路、误差放大器、三角波发生器、PWM调控器以及MOS开关部分。

图 1

如图1所示，输出电压通过Rupper和Rlower分压决定。误差放大器的主要作用是将输出电压和参考电压的差值放大，PWM调制器的作用是将误差放大器输出电压与三角波做比较。如图2所示，误差放大器输出值大于三角波值时，PWM输出高电平，反之输出低电平。

图 2

当输出电压大于设定值时，误差放大器输出值变小，PWM调制器输出低电平，MOS管关闭，占空比降低。反之，当输出电压小于设定值时，误差放大器输出值变大，PWM调制器输出高电平，MOS管打开，占空比变高。因而，通过调节占空比，实现输出电压稳定。

2、电流工作模式

在电流工作模式下，PWM由流过电感的电流来确定是否触发。电流工作模式的电路拓扑如图3所示。与电压控制模式相比，电压模式直接用PWM发生器控制MOS管，而电流模式通过锁存器控制MOS管。

图 3

如图3所示，电流模式下，电流检测比较器一端接电流采样电压，另外一端接输出电压的误差放大器输出，通过比较输出电流和误差电压来确保输出电流恒定，此时调制器依赖于瞬态电感电流。由于瞬态电感电流变化较快，在电路中增加锁存器来降低电流的瞬态变化率。当锁存器时钟到来时，MOS管将电流检测比较器输出值更新到MOS管驱动端，因而也可以通过修改锁存器时钟来改变占空比。误差电压与输出电流的关系如图4所示。当输出电流变大时，MOS管的占空比也在不断增大，电流模式通过电感峰值电流间接控制。