电压模式与电流模式的比较

电流

科学上把单位(wei)时间里通过半(ban)导体(ti)任一横(heng)截面的电(dian)量叫做(zuo)电(dian)流(liu)(liu)强度，简(jian)称电(dian)流(liu)(liu)。通常用字母(mu) I表示，它的单位(wei)是安(an)培（安(an)德烈·玛丽·安(an)培，1775年(nian)—1836年(nian)，法国物(wu)理学家(jia)、化(hua)学家(jia)，在电(dian)磁作用方面的研(yan)究成就卓著，对数学和(he)物(wu)理也(ye)有贡献。电(dian)流(liu)(liu)的国际单位(wei)安(an)培即以其(qi)姓氏命名），简(jian)称“安(an)”，符号 “A”，也(ye)是指电(dian)荷(he)在导体(ti)中的定(ding)向移动(dong)。

导体(ti)中(zhong)的自由(you)电(dian)荷在电(dian)场力的作用下(xia)做(zuo)有规则的定向运动就形成了 电(dian)流。

电(dian)源(yuan)的(de)电(dian)动(dong)势(shi)形成了电(dian)压(ya)，继而产生(sheng)了电(dian)场力，在电(dian)场力的(de)作用下，处(chu)于(yu)电(dian)微安(μA)1A=1 000mA=1 000 000μA，电(dian)学上规定：正电(dian)荷(he)定向流动(dong)的(de)方(fang)向为(wei)电(dian)流方(fang)向。金属导(dao)体(ti)中(zhong)电(dian)流微观表达式(shi)I=nesv,n为(wei)单位(wei)体(ti)积(ji)内自(zi)由(you)电(dian)子数，e为(wei)电(dian)子的(de)电(dian)荷(he)量，s为(wei)导(dao)体(ti)横截面(mian)积(ji)，v为(wei)电(dian)荷(he)速度(du)。

大自然(ran)有很多(duo)种承载电(dian)荷的(de)(de)(de)载子(zi)，例如，导(dao)电(dian)体内可移动的(de)(de)(de)电(dian)子(zi)、电(dian)解(jie)液内的(de)(de)(de)离(li)子(zi)、等离(li)子(zi)体内的(de)(de)(de)电(dian)子(zi)和离(li)子(zi)、强子(zi)内的(de)(de)(de)夸(kua)克。这(zhei)些(xie)载子(zi)的(de)(de)(de)移动，形成了电(dian)流。

电压

电(dian)(dian)(dian)压（voltage），也称作电(dian)(dian)(dian)势差(cha)或电(dian)(dian)(dian)位(wei)差(cha)，是衡量单(dan)位(wei)电(dian)(dian)(dian)荷(he)在静电(dian)(dian)(dian)场中由于电(dian)(dian)(dian)势不同所(suo)(suo)产生的(de)(de)能量差(cha)的(de)(de)物理(li)量。其大小等(deng)于单(dan)位(wei)正(zheng)电(dian)(dian)(dian)荷(he)因(yin)受(shou)电(dian)(dian)(dian)场力(li)作用从A点移(yi)动(dong)到B点所(suo)(suo)做的(de)(de)功，电(dian)(dian)(dian)压的(de)(de)方(fang)向规定(ding)为(wei)从高(gao)电(dian)(dian)(dian)位(wei)指(zhi)向低电(dian)(dian)(dian)位(wei)的(de)(de)方(fang)向。电(dian)(dian)(dian)压的(de)(de)国际单(dan)位(wei)制为(wei)伏特（V，简(jian)称伏），常用的(de)(de)单(dan)位(wei)还有毫伏（mV）、微伏（μV）、千伏（kV）等(deng)。此概念与(yu)水位(wei)高(gao)低所(suo)(suo)造成(cheng)的(de)(de)“水压”相(xiang)似。需要指(zhi)出的(de)(de)是，“电(dian)(dian)(dian)压”一(yi)(yi)词一(yi)(yi)般(ban)只用于电(dian)(dian)(dian)路(lu)当中，“电(dian)(dian)(dian)势差(cha)”和“电(dian)(dian)(dian)位(wei)差(cha)”则普遍应用于一(yi)(yi)切电(dian)(dian)(dian)现象当中。

电压模式与电流模式的比较

电流模式控制

上述(shu)缺点(dian)比较突(tu)出(chu)(chu)，而且(qie)，由(you)于电流(liu)模式(shi)控制(zhi)使所(suo)有这些缺点(dian)均得(de)以(yi)减(jian)轻，因此(ci)它一(yi)经推出(chu)(chu)便(bian)引起了设(she)计师们的极(ji)大兴趣，他们纷纷研究(jiu)这种拓扑结构。由(you)图2 给出(chu)(chu)的示意图可见，基本的电流(liu)模式(shi)控制(zhi)只把振(zhen)荡器用作一(yi)个固定频率(lv)时钟，并用一(yi)个从(cong)输出(chu)(chu)电感器电流(liu)中得(de)到的信(xin)号(hao)替代了斜坡波(bo)形。

电流(liu)模(mo)式(shi)控制

电流模式控制的优点

1.由于(yu)电(dian)(dian)(dian)感器电(dian)(dian)(dian)流(liu)以(yi)(yi)一(yi)个由 Vi n - Vo所确(que)定的斜(xie)率上升，因此对于(yu)输入电(dian)(dian)(dian)压的变(bian)化(hua)该波形将(jiang)立(li)即做出(chu)响应，从而消除(chu)了延迟响应以(yi)(yi)及随着输入电(dian)(dian)(dian)压的变(bian)化(hua)而发生(sheng)的增益(yi)变(bian)化(hua)。

2.由于(yu)误差放大(da)器(qi)(qi)如今用于(yu)控(kong)制输出(chu)电(dian)流而(er)(er)非电(dian)压(ya)，因(yin)此(ci)输出(chu)电(dian)感器(qi)(qi)的(de)(de)影响被降至(zhi)最低，而(er)(er)且滤(lv)波器(qi)(qi)此(ci)时(shi)只给(ji)反(fan)馈环(huan)路提供了单个极点（至(zhi)少在所(suo)关心的(de)(de)正常(chang)区域(yu)中）。与(yu)类似的(de)(de)电(dian)压(ya)模式电(dian)路相比(bi)，这既(ji)简化了补偿(chang)，又获(huo)得(de)了较高的(de)(de)增益带(dai)宽。

3.采用电(dian)流(liu)(liu)模(mo)式电(dian)路(lu)的(de)额外(wai)好处包括固有的(de)逐个脉冲电(dian)流(liu)(liu)限制(zhi)（只(zhi)需对来自误差放大器的(de)控制(zhi)信号进行(xing)箝(qian)位即可），以及(ji)在多个电(dian)源单元并联时易(yi)于实现负载均

尽管(guan)电(dian)流(liu)模(mo)式所提供的(de)(de)改进令(ling)人(ren)印象深刻，但(dan)这项技术也存(cun)在其(qi)特(te)有的(de)(de)问题，必须(xu)在设计过(guo)程中(zhong)予以解决。

部分缺点

1.如今有两个反(fan)馈(kui)环路，因而增加了电(dian)路分析的难度(du)。

2.当(dang)占(zhan)空比大于(yu)50%时，控制(zhi)环(huan)路(lu)将变得不(bu)稳定，除非另(ling)外(wai)采(cai)取(qu)斜坡(po)补偿(chang)。

3.由(you)于控制(zhi)(zhi)调(diao)制(zhi)(zhi)基于一个从输出(chu)电流中得到的(de)信号，因此(ci)功率(lv)级中的(de)谐振(zhen)会将噪(zao)声引入控制(zhi)(zhi)环路。

4.一个(ge)特别讨厌的(de)噪声源是前沿电流尖峰，通常是由变压器绕组电容和输出整流器恢复电流引起的(de)。

5.由于采(cai)用控制(zhi)(zhi)环来实施电流驱动，因此负载调整率变差(cha)，而且在多路输出时(shi)需要耦合电感(gan)器以获得(de)可接受的交(jiao)叉调制(zhi)(zhi)性能。

于是，我们由上可以得出结(jie)论：虽然电(dian)流模式(shi)(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)将放宽(kuan)电(dian)压(ya)模式(shi)(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)许多限制(zhi)(zhi)，但它(ta)也将给(ji)设(she)计师(shi)带来(lai)诸多新(xin)的(de)难题。不(bu)过，利(li)用(yong)从(cong)更(geng)近期的(de)功率控(kong)制(zhi)(zhi)技术发展中所获得的(de)知(zhi)识(shi)，人们对电(dian)压(ya)模式(shi)(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)进(jin)行了重新(xin)评估，结(jie)果(guo)表(biao)明：针对其(qi)主要缺(que)点还有一些其(qi)他的(de)校正方法，UCC3570便是业界的(de)研发成果(guo)。

重(zhong)新审视电(dian)(dian)压模式(shi)控(kong)(kong)制UCC3570对(dui)电(dian)(dian)压模式(shi)控(kong)(kong)制所(suo)做(zuo)的两项(xiang)主要改进(jin)是电(dian)(dian)压前馈(kui)和较高频率(lv)能(neng)力，前者(zhe)用于消除(chu)输(shu)入(ru)电(dian)(dian)压变化(hua)的影响(xiang)，后者(zhe)则(ze)允(yun)许将输(shu)出(chu)滤波器(qi)的极点置(zhi)于标准控(kong)(kong)制环(huan)路带宽范围以上。电(dian)(dian)压前馈(kui)是通过使斜(xie)坡(po)波形的斜(xie)率(lv)与(yu)输(shu)入(ru)电(dian)(dian)压成(cheng)正比(bi)来实现的。这提供了(le)一个对(dui)应(ying)和校正的占空(kong)比(bi)调制，而无需(xu)反馈(kui)环(huan)路采取任何动作。结(jie)果是获(huo)得(de)了(le)一个恒定的控(kong)(kong)制环(huan)路增益(yi)以及针对(dui)输(shu)入(ru)电(dian)(dian)压变化(hua)的瞬(shun)时(shi)响(xiang)应(ying)。较高频率(lv)能(neng)力是通过对(dui)该IC使用BiCMOS加(jia)工工艺而得(de)以实现的，这产(chan)生了(le)较小的寄生电(dian)(dian)容和较低的电(dian)(dian)路延迟。于是，电(dian)(dian)压模式(shi)控(kong)(kong)制的许多问题都有(you)所(suo)缓解，而并(bing)未招致电(dian)(dian)流模式(shi)控(kong)(kong)制的麻(ma)烦(fan)。

电压模式控制

这(zhei)是最早的(de)(de)开关稳压器(qi)设计所采用的(de)(de)方法，而(er)且多年来很好(hao)地(di)满足(zu)了(le)业界的(de)(de)需要。基本的(de)(de)电压模(mo)式控制(zhi)配置示于图(tu)1。

电压模式控制

这种设计的(de)主要特性是只存在一条电(dian)压反馈通路，而脉宽调制是通过将(jiang)电(dian)压误差信号(hao)与一个恒(heng)定(ding)斜(xie)坡波形(xing)进(jin)行(xing)比较来完成的(de)。电(dian)流限(xian)制必须单独(du)执行(xing)。

电压模式控制的优点

1. 采用单个(ge)反(fan)馈环路，因而(er)比较容易设计和分(fen)析。

2. 一个大幅(fu)度斜(xie)坡波形(xing)提供了用于实现(xian)稳定(ding)调制(zhi)过(guo)程的充分(fen)噪声裕量。

3 . 一(yi)个低阻抗功率(lv)输出(chu)为多(duo)输出(chu)电(dian)源提供(gong)了更(geng)加(jia)优良的交叉(cha)调制性能。

电压模式控制的缺点

1.电压或负载(zai)中(zhong)的任何变(bian)化都必须(xu)首先作为一个输出变(bian)化来(lai)检测，然后再由反(fan)馈环路来(lai)校正。这(zhei)常(chang)常(chang)意味着缓慢的响应速(su)度。

2.输出(chu)滤波器给控制环路增(zeng)加了两个极(ji)点，因而在补偿(chang)设计误差放大器时(shi)就需(xu)要将主导极(ji)点低频衰减，或在补偿(chang)中增(zeng)加一个零点。

3.由于环路增益会随着输入电(dian)压的变化(hua)而改变，因(yin)而使补(bu)偿进一步地(di)复杂(za)化(hua)。

选择电路拓扑结构

以上所(suo)有的(de)讨论(lun)均不应(ying)给您(nin)留下“电(dian)流模(mo)式(shi)控制(zhi)不再有用(yong)(yong)武(wu)之地(di)”的(de)印象——而只(zhi)应(ying)是(shi)“在(zai)当(dang)今的(de)环境中，电(dian)流模(mo)式(shi)和电(dian)压模(mo)式(shi)这两种(zhong)拓(tuo)扑结(jie)构(gou)都(dou)可以是(shi)适(shi)用(yong)(yong)的(de)选择”。针对每一(yi)种(zhong)特定(ding)的(de)应(ying)用(yong)(yong)，某(mou)些设计依据有可能表明这一(yi)种(zhong)或(huo)另一(yi)种(zhong)拓(tuo)扑结(jie)构(gou)更加(jia)适(shi)合。部分设计依据概述如(ru)下：

在以(yi)下场合可(ke)考虑使用电流模式：

1.电源(yuan)输(shu)出(chu)将是一个电流源(yuan)或非常高的输(shu)出(chu)电压。

2.对(dui)于(yu)某(mou)个(ge)给定的(de)开关频率，需要最快的(de)动态响(xiang)应。

3.应(ying)用针对的是一个输入电压变化(hua)相对受限的DC/DC转换器。

4.需(xu)要可并联性(parallelability)和负载(zai)均分的模块化(hua)应

5.在变压器磁(ci)通平衡很重要的推挽电路中(zhong)。

6.在(zai)要求使用极少组件(jian)的低成(cheng)本应用中(zhong)。

而在以下场合中(zhong)则(ze)可以考虑使用(yong)具前(qian)馈的电压模式(shi)：

1.有可能存在很宽的输(shu)入(ru)电压和/或输(shu)出(chu)负载变化范围。

2.特别(bie)是(shi)在低(di)电(dian)(dian)压－轻负载条件(jian)下(xia)，此时，电(dian)(dian)流斜坡斜率过于平缓，不利(li)于实(shi)现稳定的PWM操作。

3.高功率应用(yong)和/ 或(huo)噪声(sheng)应用(yong)（这里，电流波形(xing)上的噪声(sheng)将难以控(kong)制(zhi)）。

4.需要多个输出电压以及较好的交叉调制性(xing)能。

5.可饱和电抗(kang)器控制器将被用作(zuo)辅(fu)助次级侧稳压器。

6.需要(yao)避免双反馈环(huan)路(lu)和(he)/或(huo)斜坡补偿之复(fu)杂(za)性的(de)应用。

按照这些设计依据，UCC3750针对中低(di)功率(lv)、隔离、初级(ji)侧控制(zhi)应用(yong)进行了优(you)化（借助隔离型前馈）。除(chu)了上述的(de)(de)控制(zhi)特性之外(wai)，该器件还针对此类工作(zuo)在性能方面实现了诸多(duo)的(de)(de)提升。不过，鉴于这并非本文的(de)(de)讨论议题(ti)，感(gan)兴趣的(de)(de)读者可以查阅该产品(pin)的(de)(de)数据表以了解更多(duo)的(de)(de)相关信息。

电流与电压的关系

电(dian)(dian)流是由(you)电(dian)(dian)压(ya)产生的，因此有(you)电(dian)(dian)流必须要有(you)电(dian)(dian)压(ya)。

相反，有(you)(you)(you)电(dian)(dian)(dian)压(ya)不一定有(you)(you)(you)电(dian)(dian)(dian)流，例如一节电(dian)(dian)(dian)池放置在地上，电(dian)(dian)(dian)池的(de)正负极(ji)存在电(dian)(dian)(dian)压(ya)，但却(que)(que)没(mei)(mei)有(you)(you)(you)电(dian)(dian)(dian)流；又(you)如一根导体棒在没(mei)(mei)有(you)(you)(you)回路的(de)情况下切割磁感线，会产(chan)生感应电(dian)(dian)(dian)压(ya)却(que)(que)没(mei)(mei)有(you)(you)(you)感应电(dian)(dian)(dian)流。

因此我(wo)们引入了(le)电(dian)阻(zu)的概念，也有了(le)电(dian)流的决定式I=U/R，电(dian)流由电(dian)压(ya)和电(dian)阻(zu)共同决定，不(bu)能只(zhi)看一个。电(dian)压(ya)越大电(dian)流越大，电(dian)阻(zu)越大电(dian)流越小。

上面的(de)两个(ge)例(li)子，都(dou)是(shi)(shi)因为(wei)电(dian)(dian)压存在，但是(shi)(shi)电(dian)(dian)阻太大（正负极连(lian)接的(de)是(shi)(shi)一段(duan)空气，电(dian)(dian)阻很大），所(suo)以认(ren)为(wei)产生的(de)电(dian)(dian)流(liu)可以忽(hu)略。

至于不存在电(dian)压(ya)，物体不带电(dian)就可以了嘛。可是这样是一定(ding)没有电(dian)流(liu)的。

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