电(dian)压 电(dian)流的关系与比较-电(dian)压模(mo)(mo)式与电(dian)流模(mo)(mo)式的比较、优缺点-KIA MOS管
信息来源：本站 日期：2019-01-04
科学(xue)(xue)上把单位时间里通过导体任一横截面的(de)电量叫(jiao)做电流(liu)强度，简称(cheng)电流(liu)。通常用(yong)字母 I表(biao)示(shi)，它的(de)单位是(shi)安(an)(an)(an)培(pei)（安(an)(an)(an)德烈(lie)·玛丽·安(an)(an)(an)培(pei)，1775年—1836年，法(fa)国(guo)物理学(xue)(xue)家、化(hua)学(xue)(xue)家，在(zai)(zai)电磁作用(yong)方面的(de)研究(jiu)成就卓著，对数学(xue)(xue)和物理也有(you)贡献。电流(liu)的(de)国(guo)际单位安(an)(an)(an)培(pei)即以其姓氏命名），简称(cheng)“安(an)(an)(an)”，符(fu)号 “A”，也是(shi)指电荷在(zai)(zai)导体中的(de)定(ding)向移动。
导体中的自由电(dian)荷在电(dian)场力的作用下(xia)做有规则的定(ding)向运(yun)动就形(xing)成了 电(dian)流。
电(dian)源的电(dian)动势形成了电(dian)压，继而产生(sheng)了电(dian)场(chang)力，在电(dian)场(chang)力的作用下，处于电(dian)微安(μA)1A=1 000mA=1 000 000μA，电(dian)学上规(gui)定：正电(dian)荷(he)定向(xiang)(xiang)流(liu)动的方向(xiang)(xiang)为电(dian)流(liu)方向(xiang)(xiang)。金属导体中电(dian)流(liu)微观表达式I=nesv,n为单位体积内自由(you)电(dian)子数(shu)，e为电(dian)子的电(dian)荷(he)量，s为导体横截面积，v为电(dian)荷(he)速度。
大自(zi)然有(you)很多种承载(zai)电(dian)荷的(de)载(zai)子，例如，导电(dian)体内可(ke)移动(dong)(dong)的(de)电(dian)子、电(dian)解(jie)液内的(de)离子、等离子体内的(de)电(dian)子和离子、强子内的(de)夸克。这些(xie)载(zai)子的(de)移动(dong)(dong)，形(xing)成了电(dian)流。
电(dian)(dian)(dian)压（voltage），也称作电(dian)(dian)(dian)势差(cha)(cha)或电(dian)(dian)(dian)位差(cha)(cha)，是(shi)衡量单位电(dian)(dian)(dian)荷在静电(dian)(dian)(dian)场中由于(yu)(yu)电(dian)(dian)(dian)势不同所产(chan)生的(de)能(neng)量差(cha)(cha)的(de)物理量。其大小(xiao)等于(yu)(yu)单位正(zheng)电(dian)(dian)(dian)荷因受电(dian)(dian)(dian)场力作用(yong)从(cong)A点移动到B点所做(zuo)的(de)功，电(dian)(dian)(dian)压的(de)方(fang)向规定为(wei)从(cong)高电(dian)(dian)(dian)位指向低电(dian)(dian)(dian)位的(de)方(fang)向。电(dian)(dian)(dian)压的(de)国际单位制为(wei)伏(fu)(fu)特（V，简称伏(fu)(fu)），常用(yong)的(de)单位还(hai)有(you)毫伏(fu)(fu)（mV）、微伏(fu)(fu)（μV）、千伏(fu)(fu)（kV）等。此概念与水位高低所造(zao)成的(de)“水压”相似。需要(yao)指出的(de)是(shi)，“电(dian)(dian)(dian)压”一词一般只用(yong)于(yu)(yu)电(dian)(dian)(dian)路当中，“电(dian)(dian)(dian)势差(cha)(cha)”和“电(dian)(dian)(dian)位差(cha)(cha)”则普遍应用(yong)于(yu)(yu)一切电(dian)(dian)(dian)现象(xiang)当中。
这是最早的开关稳(wen)压器设计(ji)所采用的方法，而且多年来很好地(di)满足了(le)业界的需(xu)要。基本的电压模式控制(zhi)配置示于图1。
电压模(mo)式控制
这种设计的主(zhu)要(yao)特性(xing)是只存在一条电压反馈通路，而脉宽调(diao)制是通过(guo)将(jiang)电压误(wu)差信号与(yu)一个恒定斜坡波形进行(xing)比较来(lai)完成的。电流限(xian)制必须单独执行(xing)。
1. 采用单个反馈环(huan)路(lu)，因而比较容易(yi)设(she)计(ji)和分析(xi)。
2. 一个(ge)大幅度斜坡波形提供(gong)了用(yong)于实现稳(wen)定调制过程的充分噪声裕(yu)量。
3 . 一个低阻抗功率输出为多输出电源提供了更加优良的(de)交叉(cha)调制性能。
电压模(mo)式控制的缺点(dian)可列举如下(xia)：
1.电压或负载(zai)中(zhong)的(de)任何变化都必须首先(xian)作为(wei)一个输出变化来(lai)检测(ce)，然后(hou)再由反馈环路来(lai)校(xiao)正(zheng)。这(zhei)常(chang)(chang)常(chang)(chang)意(yi)味(wei)着缓(huan)慢的(de)响应速度。
2.输出滤波器给(ji)控制环路增加了两(liang)个极点，因而在(zai)补偿设计误(wu)差放(fang)大器时就需要(yao)将(jiang)主导极点低(di)频衰(shuai)减，或在(zai)补偿中增加一个零点。
3.由于环路增益会(hui)随着(zhe)输(shu)入电压的变(bian)(bian)化而改变(bian)(bian)，因(yin)而使(shi)补(bu)偿进(jin)一(yi)步地复杂化。
上述缺点比较突出，而且(qie)，由于(yu)电(dian)流模式控(kong)制使(shi)所有这(zhei)(zhei)些缺点均得以(yi)减(jian)轻(qing)，因此它一(yi)经推(tui)出便(bian)引起了设计师(shi)们的(de)极大兴趣，他们纷纷研(yan)究(jiu)这(zhei)(zhei)种(zhong)拓扑结构(gou)。由图(tu)2 给出的(de)示(shi)意(yi)图(tu)可见(jian)，基本(ben)的(de)电(dian)流模式控(kong)制只(zhi)把振荡器用(yong)作(zuo)一(yi)个固(gu)定频率(lv)时(shi)钟，并用(yong)一(yi)个从输出电(dian)感器电(dian)流中得到的(de)信号替代了斜坡波形。
电流模式控(kong)制
1.由于(yu)(yu)电(dian)感器电(dian)流以一个由 Vi n - Vo所确定的斜率上升，因此对于(yu)(yu)输(shu)入电(dian)压的变(bian)(bian)化该(gai)波形将立即(ji)做出响应(ying)，从(cong)而消除了延迟(chi)响应(ying)以及随着(zhe)输(shu)入电(dian)压的变(bian)(bian)化而发(fa)生的增益变(bian)(bian)化。
2.由于误(wu)差(cha)放大器(qi)如今用于控制(zhi)输出电(dian)(dian)流(liu)而非电(dian)(dian)压，因此(ci)(ci)输出电(dian)(dian)感器(qi)的(de)影响被(bei)降至最低，而且滤波器(qi)此(ci)(ci)时只给(ji)反馈环路(lu)提供了单个(ge)极(ji)点（至少(shao)在所关心的(de)正常区域中）。与(yu)类似(si)的(de)电(dian)(dian)压模式电(dian)(dian)路(lu)相比，这(zhei)既简(jian)化(hua)了补(bu)偿，又获得了较高的(de)增益带(dai)宽。
3.采用电(dian)流(liu)模式电(dian)路的(de)额外(wai)好处包括固有的(de)逐个脉冲(chong)电(dian)流(liu)限制（只需对来自误差放大器(qi)的(de)控制信号(hao)进行箝位即(ji)可），以及(ji)在多个电(dian)源(yuan)单元并(bing)联时易于实现负载均(jun)
尽管(guan)电(dian)流模式所提供的(de)改进令(ling)人印象深刻，但这(zhei)项技(ji)术也存(cun)在其特有的(de)问题，必须在设计(ji)过程中予以解决。
以下简要罗列了它的部分缺(que)点：
1.如今(jin)有(you)两个反馈(kui)环路，因而增加了电路分(fen)析的难度。
2.当占空比大于50%时(shi)，控制环路将变得不稳定，除非(fei)另外采取斜坡(po)补(bu)偿。
3.由于控制调制基于一个从输出电流中得到(dao)的(de)信号，因(yin)此功率级中的(de)谐振会将噪声引入控制环路。
4.一个特别讨厌的(de)噪声源(yuan)是(shi)前沿电(dian)流(liu)(liu)尖峰，通常是(shi)由变压器(qi)绕组电(dian)容和输(shu)出整流(liu)(liu)器(qi)恢复(fu)电(dian)流(liu)(liu)引起的(de)。
5.由(you)于(yu)采用控(kong)制环(huan)来实施电流驱动，因(yin)此负载(zai)调整(zheng)率变差，而且(qie)在多路输出时需要耦合电感器以获得可(ke)接受的交叉调制性能。
于是(shi)，我们(men)由上可以得(de)出结论：虽然(ran)电(dian)流(liu)模式控制(zhi)将放宽电(dian)压模式控制(zhi)的(de)(de)许(xu)多限制(zhi)，但它(ta)也将给(ji)设(she)计师带来(lai)诸多新的(de)(de)难题。不过(guo)，利用从更近期的(de)(de)功率控制(zhi)技术发展(zhan)中所获得(de)的(de)(de)知识，人们(men)对(dui)电(dian)压模式控制(zhi)进行了重新评估(gu)，结果表明：针对(dui)其(qi)主要缺点还有一些其(qi)他的(de)(de)校正方(fang)法，UCC3570便是(shi)业界的(de)(de)研发成果。
重新审视电(dian)(dian)压(ya)(ya)模式(shi)控(kong)制(zhi)UCC3570对(dui)(dui)(dui)电(dian)(dian)压(ya)(ya)模式(shi)控(kong)制(zhi)所(suo)做的(de)(de)两项主要改进(jin)是(shi)电(dian)(dian)压(ya)(ya)前馈和较(jiao)高(gao)频率(lv)能(neng)(neng)力(li)，前者用(yong)于(yu)(yu)消除输入(ru)电(dian)(dian)压(ya)(ya)变化的(de)(de)影响，后者则允许将输出滤波(bo)器的(de)(de)极点置(zhi)于(yu)(yu)标准控(kong)制(zhi)环(huan)(huan)路带宽范围(wei)以上。电(dian)(dian)压(ya)(ya)前馈是(shi)通过使斜(xie)坡波(bo)形的(de)(de)斜(xie)率(lv)与输入(ru)电(dian)(dian)压(ya)(ya)成正(zheng)比(bi)来实现(xian)的(de)(de)。这提供了一(yi)个(ge)对(dui)(dui)(dui)应和校正(zheng)的(de)(de)占空比(bi)调制(zhi)，而(er)无需反(fan)馈环(huan)(huan)路采取任(ren)何动作。结果是(shi)获得了一(yi)个(ge)恒定的(de)(de)控(kong)制(zhi)环(huan)(huan)路增益以及(ji)针对(dui)(dui)(dui)输入(ru)电(dian)(dian)压(ya)(ya)变化的(de)(de)瞬时响应。较(jiao)高(gao)频率(lv)能(neng)(neng)力(li)是(shi)通过对(dui)(dui)(dui)该IC使用(yong)BiCMOS加工(gong)工(gong)艺而(er)得以实现(xian)的(de)(de)，这产生了较(jiao)小的(de)(de)寄生电(dian)(dian)容和较(jiao)低的(de)(de)电(dian)(dian)路延(yan)迟。于(yu)(yu)是(shi)，电(dian)(dian)压(ya)(ya)模式(shi)控(kong)制(zhi)的(de)(de)许多(duo)问题都有所(suo)缓解，而(er)并未招致(zhi)电(dian)(dian)流模式(shi)控(kong)制(zhi)的(de)(de)麻烦(fan)。
以(yi)上所有的(de)(de)讨(tao)论均(jun)不(bu)应给您(nin)留下“电流(liu)模式控制不(bu)再(zai)有用武(wu)之地”的(de)(de)印象——而只应是“在当今的(de)(de)环(huan)境(jing)中(zhong)，电流(liu)模式和电压模式这两种(zhong)拓扑(pu)(pu)结构都(dou)可(ke)以(yi)是适用的(de)(de)选择”。针对每一种(zhong)特定的(de)(de)应用，某(mou)些(xie)设计(ji)(ji)依(yi)据(ju)有可(ke)能(neng)表明这一种(zhong)或另一种(zhong)拓扑(pu)(pu)结构更加适合。部(bu)分设计(ji)(ji)依(yi)据(ju)概述如下：
在以(yi)下(xia)场合可考虑(lv)使用电流模式：
1.电源输出(chu)将是一个电流源或(huo)非常(chang)高的输出(chu)电压。
2.对于某个给定的(de)开关频率，需要最快的(de)动(dong)态响(xiang)应。
3.应(ying)用针对的是一个输入电(dian)压(ya)变化相对受(shou)限的DC/DC转(zhuan)换(huan)器。
4.需要可并联性(xing)(parallelability)和负载(zai)均分的模块(kuai)化应
5.在变压(ya)器(qi)磁(ci)通平衡(heng)很重要的推挽电(dian)路(lu)中。
6.在要求(qiu)使(shi)用极少(shao)组件的低成本应用中(zhong)。
而在以(yi)下场合中则可(ke)以(yi)考虑使用具前馈的(de)电(dian)压模式(shi)：
1.有可能存在很宽的输入电压和/或输出负载变化(hua)范(fan)围。
2.特别是(shi)在低电压－轻负载(zai)条件下(xia)，此时，电流斜(xie)坡斜(xie)率(lv)过于平缓，不利于实现稳定的(de)PWM操(cao)作(zuo)。
3.高(gao)功率应用和/ 或噪(zao)声应用（这里，电流(liu)波形(xing)上的噪(zao)声将(jiang)难以(yi)控制）。
4.需(xu)要多个(ge)输出电压以及较(jiao)好的交(jiao)叉调制性(xing)能。
5.可饱和电抗(kang)器控制器将被(bei)用(yong)作辅助次(ci)级侧稳压器。
6.需要避免双反馈(kui)环路(lu)和(he)/或斜坡补偿之复(fu)杂性的应(ying)用。
按照这些设计依(yi)据，UCC3750针(zhen)对中低功(gong)率、隔离(li)、初级侧控制应用进行了(le)优化(hua)（借助隔离(li)型前馈）。除了(le)上述(shu)的(de)控制特(te)性之(zhi)外，该(gai)器(qi)件还针(zhen)对此(ci)类工(gong)作在性能方面实现了(le)诸多的(de)提升。不过，鉴于这并非本文的(de)讨论议(yi)题，感兴趣的(de)读者可以(yi)查阅该(gai)产品的(de)数据表以(yi)了(le)解更多的(de)相(xiang)关信(xin)息(xi)。
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