开关DC至DC电压转换器(“调理器”)包含两个元件：一个操控器和一个功率级。功率级选用了开关元件和将输入电压为所需的输出。操控器监督的开关操作以调理输出电压。两者是经过一个反响回路，与所需的输出来导出差错电压进行比较的实践输出电压相连。操控器是要害到电源的安稳性和精确度，以及简直一切的规划选用了脉冲宽度调制(PWM)技能来调理。有生成的PWM信号的两个首要办法：电压方法操控和电流方法操控。电压方法操控是先，可是它的缺陷 – 如缓慢呼应负载改动和环路增益，与输入电压改动 – 鼓舞工程师开发代替依据电流的办法。现在，工程师们能够从广泛运用两种操控技能的电源模块挑选。这些产品选用的技能克服了前代的严峻缺陷。本文介绍了电压和电流方法操控技能的PWM信号发生的开关电压调理器，并解说了每个运用程序最适合。
电压方法操控
规划师担任建造的电源能够树立由分立元件的单位(见技能专区的文章“DC / DC稳压器：怎么挑选之间经过分立和模块化规划”)集成，独立的操控器和功率组件，或电源模块两个元件集成到一个芯片。但任何规划技能时，存在的或许性高，监管将选用的(典型的)的固定频率的PWM技能。 (甲安稳开关频率是期望的，由于它约束了由电源发生的电磁搅扰(EMI)。)在电压方法操控调理器中，PWM信号由施加操控电压(VC)的一个比较器的输入和一个发生锯齿波电压(Vramp而使)(或“PWM斜坡”)固定频率的，由时钟发生，到另一个(图1)。
图1：PWM发生器的开关电压调理器。 (礼貌：德州仪器)，PWM信号的占空比成份额的操控电压，并确认开关元件导通，因而，反过来，输出电压(见技能专区文章的时刻的百分比的“运用PFM进步开关DC / DC稳压器功率，在低负荷“)。该操控电压从实践输出电压与所需输出电压(或基准电压)之间的差得到的。调制器增益Fm的被界说为导致占空比从0到100%(FM = D / VC = 1 / Vramp而使).1Figure 2示出了典型的开关调理器的积木去操控电压的改动。功率级包含一个开关，二极管，电感器，变压器(用于阻隔规划)，和输入/输出电容器。这个阶段将输入电压(VIN)为输出电压(VO)。电压调理器的操控部具有与参阅电压(等于所期望的输出)上的一个输入和从另一分压器输出一个差错扩大器。分压器是从输出的反响盯梢供应。来自差错扩大器的输出供应操控电压(VC或“差错电压”)，其构成一个输入到PWM comparator.2
图2：操控部分和功率级电压方法操控开关稳压器的。 (Microsemi公司供应)电压方法操控的长处包含：单反响回路使规划和电路剖析愈加简单;运用大振幅斜坡波形安稳的调制过程中供应杰出的噪声容限和低阻抗功率输出多路输出电源供应更好的穿插调整的。但该技能也具有一些明显的缺陷。例如，负载改动有必要首要被检测为输出改动，然后经过反响环路纠正 – 导致缓慢的呼应。输出滤波器杂乱电路补偿，然后能够愈加困难，由于，该环路增益随输入电压而改动的现实来制备。
电流方法操控
在80年代初期，工程师们想出了处理的电压方法操控办法的不足之处代替开关电压调理器技能。称为电流方法操控，该技能导出PWM斜坡经过增加第二环路反响电感电流。该反响信号包含两部分：将AC纹波电流，而且DC或电感电流的平均值。所述信号的扩大方法被路由到PWM比较器的一个输入端，而差错电压构成的另一输入。由于与电压方法操控办法，该体系时钟确认PWM信号频率(图3)。
图3：电流方法操控开关稳压器。此处PWM斜坡是从所述输出电感电流发生的信号发生的。 (德州仪器公司供应)电流方法操控地址电压方法操控的反响慢，由于电感电流上升与由输入和输出电压之间的差确认一个斜率，因而当即呼应LINE-或负载电压的改动。进一步的长处是，电流方法操控消除了与电压方法操控办法的输入电压缺陷环路增益改动。此外，由于在电流方法操控电路的差错扩大器的指令的输出电流，而不是电压，在电路呼应输出电感的影响最小化和补偿愈加简单。该电路还表现出比较电压方法操控设备的更高增益的带宽。电流方法操控的其他优点包含固有脉冲由脉冲电流经过从差错扩大器夹紧指令约束性的，并简化了负载分担任多个功率单元被用在平行。有一段时刻，电流方法操控看着有寄售电压方法操控前史。不过，尽管他们采取了一瞬间浮出水面，工程师们发现，电流方法操控稳压器带来了共同的规划应战。一个首要的缺陷是电路剖析是困难的，由于调理器的拓扑结构现在包含两个反响环路。第二个杂乱问题是“内部”操控回路(承载电感电流信号)的占空比在50%以上的不安稳性。进一步的应战来自于一个现实，即由于操控环路从电感器的输出电流得到，从功率级的共振噪声引进该内操控loop.3约束电流方法操控调理到小于50的占空比百分之强加的设备的输入电压严峻的局限性。走运的是，不安稳性问题能够经过“注入”少数斜率补偿的进入内循环来处理。这种技能是为了确保在PWM占空比的一切值安稳运转。斜率补偿经过减去来自差错扩大器的输出锯齿电压波形(在时钟频率上运转)来完成的。可代替地，补偿斜坡电压能够直接加在电感电流信号(图4)。
图4：斜率补偿电流方法操控稳压器。 (德州仪器公司供应)的数学剖析标明，以确保电流环路安稳性的补偿斜坡的斜率有必要大于二分之一电流waveform.4的下降斜率的有市售许多电流方法操控调理器。 Microsemi的，例如，供应NX7102同步降压型(“降压”)稳压器，具有电流方法操控。该芯片能够承受的4.75至18伏特的输入规模，并供应一个可调理的输出下降到0.925五最大输出电流为3A和峰值功率是百分之90至95依据输入电压。就其自身而言，德州仪器(TI)供应了一个广泛的电流方法操控调理器。一个比如从2.5到12 V电源的TPS63060，同步降压/升压型(“提高”)的2.4MHz调理供应2.5至8 V输出(在高达1 A)。该设备供应高达93%的功率，首要针对移动运用，例如便携式计算机和工业计量设备。意法半导体还供应一系列电流方法操控设备，包含STBB2的。这是一个同步降压/升压2.5 MHz的稳压器供应要么2.9或3.4 V的输出从2.4至5.5 V的输入。该设备能够供应高达800毫安90%的功率，并在球栅阵列(BGA)封装被供应。
电压方法死灰复燃
经过一些芯片供货商目录一看发现，电压方法操控调理器并没有消失。这样做的原因是，上一代器材的要害缺陷现已处理经过运用一种叫做电压前馈技能。电压前馈是经过修正PWM斜坡波形的斜率与正比于输入电压的电压来完成的。这供应了一个相应的和校对占空比调制独立反响环路。该技能进步了电路呼应线路和负载瞬变，一起消除灵敏的输入滤波器的存在。电压前馈也安稳了环路增益，使得其不再与输入电压而改动。非有必要缺陷是一些附加的电路杂乱性，由于一个传感器，以检测输入电压。工程师能够从首要供货商广泛的电压方法操控调理器来挑选。例如，Maxim供应在其出资组合包含MAX5073一些电压方法操控设备。这个开关稳压器是一种降压/升压2.2 MHz器材从5.5到23伏供电电压，并发生0.8至28 V的输出在降压方法，稳压器可供应高达2 A.相同，Intersil公司供应的ISL9110A，一2.5 MHz的开关稳压器具有电压方法操控。该器材在1.85.5 V的输入电压规模，并供应以高达1.2 A的95%的功率3.3 V的输出。就其自身而言，世界整流器供应的IR3891，电压方法操控降压型稳压器为1的宽输入规模为21 V和0.518.06 V的输出规模该芯片具有300千赫到1.5的开关频率规模兆赫，能够供应多达4个A的IR3891有两个输出。
技能的挑选
简直一切的开关电压稳压器选用PWM操控的开关元件。是无论是从一个操控电压结合在时钟频率为电压方法调理器的锯齿波形运转(从中减去从基准电压的输出电压得到)发生，或经过增加一个第二环路反响电感电流的PWM信号关于当时方法的类型。经过比如电压前馈电压操控规划和斜率补偿电流方法单元运用技能现代设备现已基本上克服了旧的规划的首要缺陷。这些立异的结果是，工程师有两种类型的拓扑广泛的挑选。电压方法操控开关稳压器时，主张宽输入线和输出负载改动是或许的，轻负载下(当电流方法操控斜坡斜率就太浅陋了安稳的PWM操作)，在喧闹的运用程序(在噪声从功率级会发现它的方法成电流方法操控反响回路)，并在需求具有杰出的穿插调理多输出电压。电流方法操控设备引荐的运用中电源输出大电流或十分高的电压;最快的动态呼应是需求在一个特定频率，输入电压的改动受到约束，而且在运用中的组件的本钱和数量有必要被最小化。关于本文中评论的部件的更多信息，请供应应拜访该向Digi-Key网站的产品信息页面的链接。
