TI電源技巧：電流模式控制簡化了對降壓LED穩(wěn)壓器的補償

　　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晶體管(FET)，峰值電流模式控制器輕松實現(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。

　　下面的方框圖詳細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)設定的主極點消失了。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，在響應與頻率的關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現(xiàn)相似的響應。如果將感測電阻器放置在LED的接地一側，并且他的電流感測信號被直接接至Vsense，也有可能實現(xiàn)。

　　要計算環(huán)路增益，只需要知道內(nèi)部誤差放大器響應，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)導放大器，gm的值為225uS(V/A)，所以補償需要的只是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算電容器的值，其中gainBW是選中的交叉頻率上所需的誤差放大器增益(單位dB)?；蛘?，誤差放大器增益可通過將他的gm除以目標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使控制環(huán)路的穩(wěn)定變得簡單，并且減少了補償組件的數(shù)量。需牢記的是，這是環(huán)路增益的一階近似值，并且斜坡補償會在功率級中引入一個極點，這會在較高頻率時使功率級增益滾降。所以不要將帶寬推得太高，而要一直在實驗室中驗證結果。