我介绍了一款 LTspice 降压转换器，它使用电流模式控制 (CMC) 从 10 V 输入产生 5 V 稳压输出。我复制了图 1 中的原理图。

　　

　　CMC 降压转换器的 LTspice 原理图。
　　图 1.峰值 CMC 降压转换器的 LTspice 原理图。　
　　该架构由四个子系统组成：功率级、电流检测电路、误差放大器和 PWM 发生器。我们在篇文章中介绍了功率级和电流检测电路；在本文中，我们将重点关注误差放大器和 PWM 发生器。　　
　　电压误差放大器
　　电流模式控制要求我们对电感器电流进行采样并将该信息纳入调节方案中。然而，我们仍然需要知道输出发生了什么。误差放大器（图 2）将V OUT “误差”（实际V OUT与所需V OUT之间的差值）转换为可驱动高效闭环控制动作的信号。

　

　　图 2.图 1 原理图的电压误差放大器部分。
　　

　　电压反馈从电阻分压器开始，该分压器由R FB1和R FB2组成。该分量的方程为：

VFB = VOUT × RFB2RFB1 + RFB2VFB=VOUT×RFB2RFB1+RFB2

等式 1。

　　　我介绍了一款 LTspice 降压转换器，它使用电流模式控制 (CMC) 从 10 V 输入产生 5 V 稳压输出。我复制了图 1 中的原理图。　
　　该架构由四个子系统组成：功率级、电流检测电路、误差放大器和 PWM 发生器。我们在篇文章中介绍了功率级和电流检测电路；在本文中，我们将重点关注误差放大器和 PWM 发生器。　　
　　电压误差放大器
　　电流模式控制要求我们对电感器电流进行采样并将该信息纳入调节方案中。然而，我们仍然需要知道输出发生了什么。误差放大器（图 2）将V OUT “误差”（实际V OUT与所需V OUT之间的差值）转换为可驱动高效闭环控制动作的信号。　　
　　具有电流模式控制的 LTspice 降压转换器的误差放大器部分.　　

　　插入原理图中的电阻值后，结果变为：

VFB = VOUT × 1.21 kΩ3.74 kΩ + 1.21 kΩ = VOUT × 0.244VFB=VOUT×1.21kΩ3.74kΩ+1.21kΩ=VOUT×0.244

等式2。

　　选择电阻值使得V FB约为V OUT的24% 。因此，完美的 5.0 V 输出将产生1.2 V 的V FB，这就是参考电压 ( V REF ) 设置为 1.215 V 的原因。它并不完全等于V FB，但我认为差异小到足以忽略。
　　对于极低频信号，该子电路充当开环放大器。我们知道这一点是因为两条反馈路径都有电容器，当我们接近直流时，这些电容器看起来越来越像开路。
　　对于导致V OUT漂移远离V REF 的缓慢输出变化，放大器是反相比较器。从图 3 左侧开始，当V OUT小于约 5.0 V（且V FB < 1.215）时，控制信号 ( V CONTROL ) 为高电平。大约 5 ms 时，V OUT超过 5.0V（且V FB > 1.215），并且V CONTROL切换至低电平。
　　请注意，图 3 中的信号标签遵循完整原理图中的信号标签：V OUT是稳压器的输出，而不是放大器的输出。根据 CMC 图中常用的术语，放大器输出标记为V CONTROL。

　　

　　所讨论的 CMC 降压转换器在低频下的模拟稳压器和放大器行为。
　　图 3.稳压器和放大器在低频下的行为。
　　在高频下，误差放大器看起来更像反相运算放大器配置，增益为R COMP / R FB2（约 2.7 V / V）。补偿组件（R COMP和C COMP）根据所需的环路动态修改运算放大器的传递函数。
　　C HF产生一个极点，有助于抑制非常高频的噪声，这始终是快速开关晶体管附近的一个问题。如果您有兴趣了解有关 CMC 环路动力学的更多信息，我推荐此 TI 应用笔记：“理解和应用电流模式控制理论”。　　
　　用于开关控制的 PWM 生成
　　电流模式控制器的基本目的是以产生和维持所需输出电压的方式打开和关闭功率级晶体管。该任务由图 4 中的子电路完成，该子电路由比较器和 SR 锁存器组成。
　　在正常电路操作期间，CMPR信号通过PWM R信号连接到 SR 锁存器的 R 输入。PWM R信号的用途将在以后的文章中介绍。

　　

　　CMC 降压转换器的 LTspice 原理图的一部分，显示了比较器和 SR 锁存器。
　　图 4. CMC 降压转换器的比较器和 SR 锁存器。　
　　IND_RAMP信号是代表流过电感器的电流的电压，CONTROL是电压误差放大器的输出。A1 组件“diffschmtbuf”是 LTspice 具有差分输入的施密特触发缓冲器的行为模型。我们可以如下定义 diffschmtbuf 参数：
　　vhigh = 15：将逻辑高电压 ( V HIGH ) 设置为 15 V，使其与锁存器使用的逻辑电平保持一致。
　　vt = 0：将阈值电压 ( V T ) 设置为距负输入 0 V 的偏移。当IND_RAMP高于或低于CONTROL时，这会导致输出切换。
　　vh = 10m：施加 10 mV 的迟滞。
　　我们将vt设置为 0 V，以便一旦正输入高于或低于负输入，输出就会转换（有 10 mV 迟滞的轻微延迟）。
　　当IND_RAMP级别超过CONTROL级别时，会发生以下事件序列：
　　比较器输出变为逻辑高电平。
　　先前由稳压器振荡器设置的 SR 锁存器将重置。
　　变化的设置/重置动作表现为PWM开关控制信号中变化的占空比。
　　
　　选择电阻值使得V FB约为V OUT的24% 。因此，完美的 5.0 V 输出将产生1.2 V 的V FB，这就是参考电压 ( V REF ) 设置为 1.215 V 的原因。它并不完全等于V FB，但我认为差异小到足以忽略。
　　对于极低频信号，该子电路充当开环放大器。我们知道这一点是因为两条反馈路径都有电容器，当我们接近直流时，这些电容器看起来越来越像开路。
　　对于导致V OUT漂移远离V REF 的缓慢输出变化，放大器是反相比较器。从图 3 左侧开始，当V OUT小于约 5.0 V（且V FB < 1.215）时，控制信号 ( V CONTROL ) 为高电平。大约 5 ms 时，V OUT超过 5.0V（且V FB > 1.215），并且V CONTROL切换至低电平。
　　请注意，图 3 中的信号标签遵循完整原理图中的信号标签：V OUT是稳压器的输出，而不是放大器的输出。根据 CMC 图中常用的术语，放大器输出标记为V CONTROL。　　
　　在高频下，误差放大器看起来更像反相运算放大器配置，增益为R COMP / R FB2（约 2.7 V / V）。补偿组件（R COMP和C COMP）根据所需的环路动态修改运算放大器的传递函数。
　　C HF产生一个极点，有助于抑制非常高频的噪声，这始终是快速开关晶体管附近的一个问题。如果您有兴趣了解有关 CMC 环路动力学的更多信息，我推荐此 TI 应用笔记：“理解和应用电流模式控制理论”。　　
　　用于开关控制的 PWM 生成
　　电流模式控制器的基本目的是以产生和维持所需输出电压的方式打开和关闭功率级晶体管。该任务由图 4 中的子电路完成，该子电路由比较器和 SR 锁存器组成。
　　在正常电路操作期间，CMPR信号通过PWM R信号连接到 SR 锁存器的 R 输入。PWM R信号的用途将在以后的文章中介绍.
　　IND_RAMP信号是代表流过电感器的电流的电压，CONTROL是电压误差放大器的输出。A1 组件“diffschmtbuf”是 LTspice 具有差分输入的施密特触发缓冲器的行为模型。我们可以如下定义 diffschmtbuf 参数：
　　vhigh = 15：将逻辑高电压 ( V HIGH ) 设置为 15 V，使其与锁存器使用的逻辑电平保持一致。
　　vt = 0：将阈值电压 ( V T ) 设置为距负输入 0 V 的偏移。当IND_RAMP高于或低于CONTROL时，这会导致输出切换。
　　vh = 10m：施加 10 mV 的迟滞。
　　我们将vt设置为 0 V，以便一旦正输入高于或低于负输入，输出就会转换（有 10 mV 迟滞的轻微延迟）。
　　当IND_RAMP级别超过CONTROL级别时，会发生以下事件序列：
　　比较器输出变为逻辑高电平。
　　先前由稳压器振荡器设置的 SR 锁存器将重置。
　　变化的设置/重置动作表现为PWM开关控制信号中变化的占空比。