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具有電流控制模式的LED降壓穩(wěn)壓器簡化補償操作


  來源: 儀器儀表商情網(wǎng) 時間:2015-07-28 作者:
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如何在峰值電流模式控制器中補償控制回路,以便在調(diào)節(jié)電流而不是調(diào)節(jié)輸出電壓時確保穩(wěn)定性?
同步降壓轉(zhuǎn)換器通常被用來調(diào)節(jié)LED中的電流,經(jīng)常在汽車、醫(yī)療、工業(yè)、甚至個人電子設(shè)備等應用中使用。大多數(shù)控制器調(diào)節(jié)輸出時所用到的控制機制大體上可分為恒定接通時間、電壓模式或峰值電流模式。占絕大部分的也許就是峰值電流模式控制器,但是應該如何補償控制回路,在調(diào)節(jié)電流而不是調(diào)節(jié)輸出電壓時確保穩(wěn)定性呢?
       在峰值電流模式控制中,控制信號(或者COMP信號)通過一個內(nèi)部控制回路來控制電感器中的峰值電流,從而簡化輸出電壓反饋回路。但是,如果為了保持恒定亮度調(diào)節(jié)LED中的電流,而不是輸出電壓,情況會怎么樣呢?眾所周知,實際上在補償電源實現(xiàn)穩(wěn)定性時,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使“關(guān)閉回路”更加簡單。
       圖1顯示的是一個通過高側(cè)感測電阻器R3直接驅(qū)動LED中電流的降壓轉(zhuǎn)換器,TPS54218,同步降壓控制器。這個電流感測電壓被電流感測監(jiān)視器,INA193,放大20倍,這樣可顯著地降低R3中的功率耗散并提升效率。分流監(jiān)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。

配置為調(diào)節(jié)LED中恒定電流的同步降壓轉(zhuǎn)換器
圖1 配置為調(diào)節(jié)LED中恒定電流的同步降壓轉(zhuǎn)換器
       運算放大器 (op amp) 可使用控制信號 (VCNTL) 調(diào)整LED電流。就其本身而言,控制器持續(xù)調(diào)節(jié)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,它也會升高VSENSE上的電壓,所以控制器向下調(diào)節(jié)LED電流,以防止VSENSE上升。
       圖2是仿真控制回路的圖1的簡單SPICE模型。VC1是COMP引腳上的電壓,直接驅(qū)動跨導增益為13的功率級(控制器更多的內(nèi)部細節(jié)請參見TPS54218數(shù)據(jù)表內(nèi)的圖31)。這個電流通過電感器和感測電阻器來直接驅(qū)動LED。需要注意的是,電感值和LED值的變化不會對響應產(chǎn)生影響,這是因為電感器中的電流受到了控制。
經(jīng)簡化的控制回路AC模型,以測量增益和相位裕量
圖2 經(jīng)簡化的控制回路AC模型,以測量增益和相位裕量

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