由于汽車多媒體信息處理(如，信息娛樂產(chǎn)品)中的高性能微處理器所需的功率不斷增加，產(chǎn)生了抗干擾能力、emi和環(huán)路補(bǔ)償?shù)戎T多設(shè)計(jì)問題。平均電流模式控制(acmc)有助于解決這些問題，特別是在汽車信息娛樂應(yīng)用中。本文具體闡述了acmc，并說明基于電流模式控制的設(shè)計(jì)為信息娛樂應(yīng)用帶來的優(yōu)勢。我們以max5060/max5061為例說明acmc的工作原理，并對(duì)數(shù)據(jù)資料所提供的內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充。

　　定義設(shè)計(jì)目標(biāo)

　　具體的汽車信息娛樂終端都會(huì)對(duì)電源管理提出一組獨(dú)特的技術(shù)、商業(yè)上的要求。最重要的設(shè)計(jì)考慮包括效率、尺寸、emi、瞬態(tài)響應(yīng)、設(shè)計(jì)復(fù)雜性和成本。所有參數(shù)都間接地與電源的開關(guān)頻率相關(guān)，這一重要參數(shù)的選擇可以使上述要求達(dá)到合理折中。

　　acmc的優(yōu)勢

　　對(duì)于大電流輸出(5a至25a)轉(zhuǎn)換器，在電流模式控制(cmc)技術(shù)中降低電流檢測電阻有助于提高效率。這里，cmc指帶有峰值電流檢測的固定頻率工作模式。然而，這種方式存在一個(gè)缺點(diǎn)：cmc使轉(zhuǎn)換器對(duì)噪聲非常敏感。電流較大時(shí)，即使最好的pcb布線也不能完全抑制疊加在電流檢測信號(hào)上的噪聲。為了解決這個(gè)問題，可以選擇電壓模式控制vmc，這是一種傳統(tǒng)的并經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)。vmc提高了抗干擾能力和轉(zhuǎn)換效率，但需要一定的環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)才能達(dá)到可接受的性能指標(biāo)。

　　acmc設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

　　acmc技術(shù)結(jié)合了vmc的抗干擾能力和效率與cmc的穩(wěn)定性，圖1所示為acmc降壓轉(zhuǎn)換器的功能框圖。

圖1. acmc降壓轉(zhuǎn)換器的功能框圖�？驁D中，cea = 電流誤差放大器，csa = 電流檢測放大器，vea = 電壓誤差放大器。下文和圖2討論了電感電流信號(hào)il。

　　為了更好地理解acmc，我們首先回顧一下cmc的原理。觀察圖1，如果除去電流誤差放大器(cea)和鋸齒波發(fā)生器，電流檢測放大器的輸出將連接到pwm比較器的反相端，電壓誤差放大器(vea)的輸出將連接到同相端。結(jié)果形成一個(gè)控制電感電流(內(nèi)環(huán))和輸出電壓(外環(huán))的雙環(huán)系統(tǒng)。

　　如上所述，在大電流輸出應(yīng)用中，希望電流檢測電阻rs (見圖1)盡可能小，以降低轉(zhuǎn)換器的功耗。但這樣做的結(jié)果是將一個(gè)微弱的信號(hào)引入噪聲環(huán)境中，在系統(tǒng)中表現(xiàn)為抖動(dòng)。

　　在acmc結(jié)構(gòu)中，電流檢測信號(hào)送入cea (圖1)的反相輸入端，而vea在cea的同相輸入端調(diào)節(jié)電感電流。通過反饋網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償cea，可以完成一系列操作：調(diào)節(jié)電流檢測信號(hào)以獲得最大直流增益(對(duì)于降壓轉(zhuǎn)換器，電感的直流電流等于轉(zhuǎn)換器的輸出電流)；使實(shí)際的電流檢測信號(hào)不受阻礙地通過放大器；最后，抑制疊加在信號(hào)上的高頻開關(guān)噪聲。cea的高直流增益可使這種控制方案精確地控制輸出電流。而cmc對(duì)電流檢測信號(hào)的平坦增益會(huì)在輸入電壓變化時(shí)導(dǎo)致電流的峰值與均值誤差。如圖1，cea的輸出與斜坡電壓進(jìn)行比較產(chǎn)生一個(gè)期望的pwm信號(hào)來驅(qū)動(dòng)功率mosfet。

圖2. 圖1的控制波形

　　圖2顯示了圖1的控制波形，注意與鋸齒波進(jìn)行比較的電感電流信號(hào)il (紅色標(biāo)示)是反向的。pwm比較器之后的sr鎖存器可避免由噪聲引起的信號(hào)跳變。同樣，時(shí)鐘信號(hào)復(fù)位鋸齒坡電壓，從根本上消除了由于噪聲尖峰而過早關(guān)斷mosfet的可能。這種控制架構(gòu)的另一個(gè)特點(diǎn)是當(dāng)占空比超過50%時(shí)不需要斜坡電壓補(bǔ)償，因?yàn)殇忼X坡信號(hào)已經(jīng)提供了這種補(bǔ)償。

　　對(duì)于圖1所示降壓轉(zhuǎn)換器，內(nèi)環(huán)用于補(bǔ)償輸入電壓的變化。隨著輸入電壓的增加，cea電流信號(hào)的下降斜率更陡峭(圖2)，從而使占空比變窄。外環(huán)用于補(bǔ)償由負(fù)載變化引起的輸出電壓變化，由于電感電流由vea處理，電源表現(xiàn)為一個(gè)單極點(diǎn)響應(yīng)，從而簡化了電壓補(bǔ)償環(huán)路。

　　cea補(bǔ)償非常簡單，max5056/max5061數(shù)據(jù)資料提供了需要遵循的準(zhǔn)則。max5060/max5061 dc-dc轉(zhuǎn)換器可處理上述設(shè)計(jì)問題，并且具有高效、低噪聲和高性價(jià)比特性。圖3說明了器件中帶有補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的cea架構(gòu)，推薦使用該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的原因是cea沒有提供到其反相輸入端的直接通路。注意：cea是跨導(dǎo)放大器，與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比具有較高的輸出阻抗。

圖3. max5060/max5061 dc-dc轉(zhuǎn)換器推薦的cea補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

　　為了優(yōu)化電流環(huán)路，電感電流il (圖2中的紅色信號(hào))的下降斜率將跟隨鋸齒電壓的斜率，而且il不能超過斜坡電壓，否則將會(huì)發(fā)生諧振和不穩(wěn)定。

　　忽略同步整流器的壓降，降壓轉(zhuǎn)換