电流控制模式的LED降压稳压器简化补偿操作

　　在峰值电流模式控制中，控制信号(或者COMP信号)通过一个内部控制回路来控制电感器中的峰值电流，从而简化输出电压反馈回路。但是，如果为了保持恒定亮度调节LED中的电流，而不是输出电压，情况会怎么样呢 众所周知，实际上在补偿电源实现稳定性时，电流模式控制(CMC)能够消除电感器本身的频率响应效应。而将输出电流用作反馈信号甚至会使“关闭回路”更加简单。
　　图1显示的是一个通过高侧感测电阻器R3直接驱动LED中电流的降压转换器，TPS54218，同步降压控制器。这个电流感测电压被电流感测监视器，INA193，放大20倍，这样可显著地降低R3中的功率耗散并提升效率。分流监视器的电流反馈信号输出给电阻分压器 (R6/R8)，这形成了到VSENSE的完整反馈路径。
　　


　　图1 配置为调节LED中恒定电流的同步降压转换器。
　　运算放大器(op amp)可使用控制信号(VCNTL)调整LED电流。就其本身而言，控制器持续调节占空比和输出电流，以便在VSENSE引脚上保持0.8V的电压。如果运算放大器输出电压上升，它也会升高VSENSE上的电压，所以控制器向下调节LED电流，以防止VSENSE上升。
　　图2是仿真控制回路的图1的简单SPICE模型。VC1是COMP引脚上的电压，直接驱动跨导增益为13的功率级(控制器更多的内部细节请参见TPS54218数据表内的图31)。这个电流通过电感器和感测电阻器来直接驱动LED。需要注意的是，电感值和LED值的变化不会对响应产生影响，这是因为电感器中的电流受到了控制。
　　


　　图2 经简化的控制回路AC模型，以测量增益和相位裕量。
　　分流监视器传递函数只是一个值为20的电压到电压增益，有一个接近500kHz的高频极点(和缓冲器)。这个输出提供给R6/R8分压器，由于输出是直流电压，所以分压器在运算放大器U3输出上接地。完成此反馈回路的最后一个部分是降压转换器的内部跨导放大器，它具有一个225uA/V的电压对电流增益。
　　外部补偿组件C6从这个点(V_COMP)上接地。需要注意的是，V_COMP也是我们回路仿真的起始点(VC1)。回路增益是V_COMP引脚上测得的电压除以VC1上的注入扰动。所以，通过将VC1设定为1Vac信号，回路增益最终就是V_COMP上测得的电压。
　　图3显示了VSENSE和V_COMP节点上测得的响应。V_COMP代表回路增益和相位裕量，而VSENSE是功率级，这就是除补偿运算放大器之外的整个回路。在这里最值得注意的一点是，VSENSE，最远到COMP电容器C6之前的响应，都是平坦的。由于采用电流模式控制，功率级的响应是平坦的，并且只有分流监视器响应在较高频率时开始轻微降低相位。
　　


　　图3 仿真结果显示出非常平稳的响应，此时整个回路主要由C6设定。
　　转换器回路增益和带宽的调节由C6单独设定。较小的C6值会由于其较高的阻抗而增加增益，而较大的值会减小增益。应该将增益值设置得足够低，以确保较好的稳定性,要避免将增益值推得过高。还有一些未包含在此模型中的其它二阶效应，诸如斜坡补偿，会在较高频率时影响到增益和相位。
　　另外，这个模型提供了一个出色的一阶逼近法，并且深入观察了电流模式同步降压LED稳压器的回路增益。