DC-DC降压(Buck)电路恒压限流原理简析

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随着电子技术的发展,以及消费类电子设备的广泛使用,对高效直流电源变换(DC-DC)的研究与应用成为日益重要的课题。DC-DC电路以其优异的特性,在大多数消费类电子设备中,替代了线性电源变换线路成为了主要应用对象。本文针对DC-DC Buck电路,简析其电压和电流的控制原理。

DC-DC电路分为电压模式和电流模式控制两种类型,基本原理都是误差放大器的输出与三角波比较产生PWM,PWM信号驱动功率管实现变换。区别就是电压模式的三角波来自三角波发生器,电流模式的三角波来自电感的电流。

关于电压模式、电流模式的优缺点这里就不展开了,下面注意一下每张图中的圆圈,下面有两张图,分别代表两种模式控制类型的DC-DC芯片内部结构框图,红圈内有误差放大器和误差放大器的补偿端。

电压模式(TPS40057):

三角波发生器

电流模式(MP2307):

三角波发生器

这些DCDC电路电压调节的基本思路:

输出端通过分压电阻将输出电压采样到FB(VFB)端,也就是反馈端,与基准电压对比后通过运放输出一个电压,与三角波对比,产生PWM信号,驱动功率管,实现电压的闭环控制。补偿端接RC补偿电路,实现电路快速稳定响应。

典型应用电路(MP2307,输出3.3V):

三角波发生器

那么问题来了,电流调节(限流)怎么实现?

经典的DCDC控制IC TL494 内置了俩误差放大器,实现电压和限流的调节:

TL494内部结构框图:

三角波发生器

TL494 恒压限流典型应用,输出5V 10A,调节R1和R2的比例可以调节限流大小,右下角R13 0.1Ω:

三角波发生器

一般的DCDC控制芯片,以MP2307为:内部只有一个误差放大器,我们可以外挂一个,实现电流的控制,下图运放左侧肖特基阳极直接接到MP2307的 6脚,COMP脚,也就是内部误差放大器的输出端,原有电压调节电路不变,原输出的负极变为下图的OUT-,调节下图电位器可以实现限流的调节。

当流过R2的电流*R2电阻大于运放3脚电压,运放将COMP端拉低,占空比变小,电路输出电压(电流)降低,直到保持运放同相端反相端电压相等,实现限流调节。
三角波发生器

下图为某宝上卖的LM2596恒压恒流电路图,也就是封面上那货,用恒流控制运放直接怼电压反馈端实现限流调节,这种方法我本人不提倡,多了一级运放增加相移,增加不稳定因素,上面my1084的帖子里也有两种方法恒流的输出波形。

三角波发生器

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