電源技巧：電流模式控制簡化了對降壓LED穩(wěn)壓器的補(bǔ)償

通過較高的輸入電壓來調(diào)節(jié)LED中的電流，最有效的方法是使用一個同步降壓穩(wěn)壓器。這可以通過一個集成場效應(yīng)晶體管 (FET)，峰值電流模式控制器輕松實(shí)現(xiàn)。在峰值電流模式控制中，COMP電壓（經(jīng)常被稱作誤差信號），直接控制峰值電感器電流。這使得電感器表現(xiàn)為一個電流源，其原因是他的阻抗變化對于電流幅值的影響很小。使用一個諸如TPS54218的峰值電流模式控制器的主要優(yōu)勢是這種器件幾乎消除了由控制環(huán)路增益造成的電感器頻率響應(yīng)。

下面的方框圖詳細(xì)展示了一個同步降壓轉(zhuǎn)換器，其中的LED和感測電阻器與電感器串聯(lián)。在這個應(yīng)用中，電感器的全紋波電流流經(jīng)LED。如果需要較少的紋波電流，只需增加電感值或?qū)⒁粋€電容器與LED并聯(lián)即可。無論輸出電容器存在與否，重要的一點(diǎn)是使電流感測電阻器與電感器電流串聯(lián)。將其用作反饋元件能夠使控制器的功率級增益相對扁平且使補(bǔ)償變得簡單。在電壓模式功率級增益中常常見到的，并且由電感器和輸出電容器（或者LED的ac阻抗）設(shè)定的主極點(diǎn)消失了。電流模式控制和電流調(diào)節(jié)的組合就好像施了魔法一樣！



為了減少功率耗散并保持高效率，一個增益塊被添加到感測電阻器的信號上。通過改變Vcontrol信號電平，電阻分壓器R1/R2可實(shí)現(xiàn)對LED電流的外部調(diào)節(jié)。對于一個典型轉(zhuǎn)換器，通常在COMP引腳與Vsense輸入之間測量功率級增益，并且將內(nèi)部誤差放大器排除在外。在下面的電路中，這是感測電阻器到COMP，增益塊，和R1/R2分壓器的增益和。下面標(biāo)記為Vsense的曲線圖顯示了對這些總增益的仿真。由于使用了電流反饋和電流模式控制，在響應(yīng)與頻率的關(guān)系方面沒有什么變化。在沒有增益塊和R1/R2分壓器的情況下也可實(shí)現(xiàn)相似的響應(yīng)。如果將感測電阻器放置在LED的接地一側(cè)，并且他的電流感測信號被直接接至Vsense，也有可能實(shí)現(xiàn)。

要計(jì)算環(huán)路增益，只需要知道內(nèi)部誤差放大器響應(yīng)，并與功率級增益，Vsense，相加即可。由于TPS54218的內(nèi)部誤差放大器是一款轉(zhuǎn)導(dǎo)放大器，gm的值為225uS (V/A)，所以補(bǔ)償需要的只是COMP與接地之間的一個電容器。

得到的總環(huán)路增益(V_COMP) 與下方繪出的內(nèi)容相似。在選擇電容值方面，首先選擇必要的誤差放大器增益來獲得所需帶寬。然后用以下方程式來計(jì)算電容器的值，其中g(shù)ainBW是選中的交叉頻率上所需的誤差放大器增益（單位dB）。或者，誤差放大器增益可通過將他的gm除以目標(biāo)頻率上的電容器阻抗來確定。



穩(wěn)流電流模式控制通過消除功率級中的主極點(diǎn)使控制環(huán)路的穩(wěn)定變得簡單，并且減少了補(bǔ)償組件的數(shù)量。需牢記的是，這是環(huán)路增益的一階近似值，并且斜坡補(bǔ)償會在功率級中引入一個極點(diǎn)，這會在較高頻率時(shí)使功率級增益滾降。所以不要將帶寬推得太高，而要一直在實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證結(jié)果。