开关电源通用电压模式是怎样的？这篇宝藏解析小文章值得一看

开关电源，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式及全闭模式之间切换，这两个模式都有低耗散的特点，切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，所以开关电源比较节省能源，产生废热较少。开关电源的高转换效率是其一大优点，而开关电源工作频率高，也可以使用小尺寸、轻重量的变压器，开关电源重量也会比较轻。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域。

电源插座

电压模式和电流模式是开关电源系统中两种常见的控制方式。而下面小课堂主要是分享关于电压模式中的通用电压模式解读。

控制良好的开关电源

开关电源有PFM和PWM两种控制方式：PFM以变频方式工作，通过调节工作频率来保持输出电压或电流恒定。PWM工作在一个固定的频率，并通过调整脉冲宽度，即占空比来保持输出电压或电流恒定。在电源系统中，电压采样信号包括输入电压和输出电压，电流采样信号包括电源电感的直流压降、电流采样电阻电压和功率MOSFET的开关电压降。这些信号可形成单回路、双环或多回路反馈系统，实现稳压、稳流或恒功率控制，实现过电压、欠压保护和过流保护均流、输出电压分选和跟踪等辅助功能。

通用电压模式的工作原理及特点

在电压型控制系统中，只有一个电压反馈环。电压反馈环包括电压误差放大器、反馈分压电阻和反馈补偿网络。电压误差放大器的同相端连接到参考电压Vref，反馈分压电阻连接到电压误差放大器的反相端FB，反馈补偿网络连接到电压误差放大器的逆变端FB和输出端comp，输出comp的电压是VC。电压误差放大器的输出连接到PWM比较器的同相端。PWM比较器逆变端的输入信号是由时钟同步信号产生的斜坡发生器输出的连续锯齿波。

1、电压模式工作过程

电压模式的工作过程分为两个阶段：

（1）时钟振荡器输出脉冲信号为高电平，高端开关管打开，开关周期开始。电流被磁化，电流线性增加。由于锯齿波的电压低于VC，PWM比较器输出的电压较低。

（2）当锯齿电压上升到高于VC的电压时，PWM比较器输出翻转，高端开关关断，低端同步MOSFET或续流二极管打开，电感器施加的电压为负，电感消磁，电流线性下降。重复进行，直到时钟同步信号到达下一个开关周期的开始。

2、外加限流保护

从电压模式的工作原理可以看出，该系统没有内置限流功能的保护电路。同时，系统对输入和输出的瞬态变化响应缓慢。当输入电压突然降低或负载阻抗突然降低时，由于主电路输出电容和电感较大，电容和电感具有移相延迟效应，输出电压的降低也会延迟。输出电压低的信号通过电压误差放大器补偿电路的延时延时传输到PWM比较器，从而使脉冲宽度变宽，而这两个延时的后遗症是导致瞬态响应慢的主要原因。为了提高系统的可靠性，必须增加限流保护电路。指出限流保护电路只起限流作用，不参与系统的内部反馈调节。

3、调解工作原理

电压模式调节的原理如下：

（1）当输出负载增加时，输出电压降低，VC升高。只有当脉宽调制（PWM）值增大时，才可以使电压比之增大。因此，开关管的接通时间增加，占空比增加，输入功率增加。因此，输出电压增加。当输出电压上升到规定范围时，系统保持平衡。

（2） 当输出负载降低时，输出电压升高，VC降低。在较低的电压下，锯齿波电压可以等于VC值，这使得PWM比较器发生翻转。因此，开关管的导通时间缩短，占空比降低，输入功率降低。因此，输出电压降低。当输出电压降至规定范围时，系统保持平衡。

电压误差放大器的功能是检测输入到FB管脚的直流电压信号的微小变化。通过电压误差放大器将FB引脚的电压V-与参考电压Vref之间的差值放大输出。输出的VC是一个相对干净的具有一定幅度的直流低频反馈控制信号，开关电源输出的高频开关噪声信号被滤除，从而保证稳态输出精度。

高频开关噪声的频率和幅值都很高。如果高频开关噪声衰减不够，系统容易受到干扰，不能稳定工作。但是，如果高频开关噪声衰减过大，则系统带宽窄，动态响应慢。因此，有必要进行折中设计，使电压误差放大器的低频增益保持较高，高频增益较低，对整个闭环系统进行补偿，使闭环系统稳定工作。

开关与插座

上面就是小课堂今天分享的，关于开关电源通用电压模式的介绍。在民熔小课堂的分享之后，大家应该都有一定的深入了解。但开关电源的领域是很大的，而大家如果在使用开关电源遇到其他问题，或者想了解其他电气产品的资料和技巧，可以注意小课堂后续更多的分享哦。