TI电源技巧：电流模式控制简化了对降压LED稳压器的补偿

2018-10-10 16:58:50

656 稳压器电源

通过较高的输入电压来调节LED中的电流，最有效的方法是使用一个同步降压稳压器。这可以通过一个集成场效应晶体管(FET)，峰值电流模式控制器轻松实现。在峰值电流模式控制中，COMP电压（经常被称作误差信号），直接控制峰值电感器电流。这使得电感器表现为一个电流源，其原因是他的阻抗变化对于电流幅值的影响很小。使用一个诸如TPS54218的峰值电流模式控制器的主要优势是这种器件几乎消除了由控制环路增益造成的电感器频率响应。
下面的方框图详细展示了一个同步降压转换器，其中的LED和感测电阻器与电感器串联。在这个应用中，电感器的全纹波电流流经LED。如果需要较少的纹波电流，只需增加电感值或将一个电容器与LED并联即可。无论输出电容器存在与否，重要的一点是使电流感测电阻器与电感器电流串联。将其用作反馈元件能够使控制器的功率级增益相对扁平且使补偿变得简单。在电压模式功率级增益中常常见到的，并且由电感器和输出电容器（或者LED的ac阻抗）设定的主极点消失了。电流模式控制和电流调节的组合就好像施了魔法一样！

为了减少功率耗散并保持高效率，一个增益块被添加到感测电阻器的信号上。通过改变Vcontrol信号电平，电阻分压器R1/R2可实现对LED电流的外部调节。对于一个典型转换器，通常在COMP引脚与Vsense输入之间测量功率级增益，并且将内部误差放大器排除在外。在下面的电路中，这是感测电阻器到COMP，增益块，和R1/R2分压器的增益和。下面标记为Vsense的曲线图显示了对这些总增益的仿真。由于使用了电流反馈和电流模式控制，在响应与频率的关系方面没有什么变化。在没有增益块和R1/R2分压器的情况下也可实现相似的响应。如果将感测电阻器放置在LED的接地一侧，并且他的电流感测信号被直接接至Vsense，也有可能实现。
要计算环路增益，只需要知道内部误差放大器响应，并与功率级增益，Vsense，相加即可。由于TPS54218的内部误差放大器是一款转导放大器，gm的值为225uS(V/A)，所以补偿需要的只是COMP与接地之间的一个电容器。得到的总环路增益(V_COMP)与下方绘出的内容相似。在选择电容值方面，首先选择必要的误差放大器增益来获得所需带宽。然后用以下方程式来计算电容器的值，其中gainBW是选中的交叉频率上所需的误差放大器增益（单位dB）。或者，误差放大器增益可通过将他的gm除以目标频率上的电容器阻抗来确定。

稳流电流模式控制通过消除功率级中的主极点使控制环路的稳定变得简单，并且减少了补偿组件的数量。需牢记的是，这是环路增益的一阶近似值，并且斜坡补偿会在功率级中引入一个极点，这会在较高频率时使功率级增益滚降。所以不要将带宽推得太高，而要一直在实验室中验证结果。