文档介绍：峰值电流限流优化方案  电子设计应用  摘要:经过采取峰值电流限流方法,电流限制功效能够使电感电流在超出阈值时抑制电源转换器开关电流。不过,因为比较器延时,有效阈值削减问题通常难以避免。本文将针对这一问题,介绍一个峰值电流限流优化方案。引言电流限制是开关式电源转换器一个关键保护功效,它能够在电流限制模式下限制可用输出电流,以预防出现系统故障。峰值电流限制是现在业内普遍采取电流限制方法。每当电感电流IL超出阈值IV时,电源转换器开关(图1所表示)便会关断,以阻止电流从输入电压源VIN注入,直至IL小于IV时,开关才会重新开通。因为输出电流IOUT总是等于IL平均值(在工作期间IL呈线型纹波),故在电流限制模式下IOUT(CL,DES)为: (1)式中IL(RIPPLE)是IL纹波峰峰值。通常而言,通常采取比较器来检测IL是否超出IV,以决定关断或重新开通。可是,比较器会带来延时tD,影响阈值有效值。图2所表示,比较器在t1时刻检测到IL<p>V,可是偶遇延时tD,开关会在t2时刻被恢复。基于这个原因,有效阀值IN便会低于IV,这么,实际输出IOUT(CL)为: (2)当IN<>V时,上述数值便会小于IOUT(CL,DES)。结果,在比较器中tD会消减IOUT(CL)。深入研究,可发觉IN会受电感L影响。考虑到IL电流改变率为: (3)式中t是时间,而VOUT是电源转换器(图1所表示)输出电压。当L减小时,便会对应降低。因为tD不会受ILS、L和VOUT影响,而且VOUT也不受L影响,所以IN会伴随L而下降。这种关系可用下式表示: (4)图1降压电源转换器从式(4)中可清楚地看到IN-IV由增大L或降低tD来降低。可是高级电源转换器为降低元件尺寸,已倾向于朝着高频化发展。所以,估计L会比较小。其次,tD降低会造成比较器转换速率增大,这会增加功率损耗,从而降低整体转换效率。再者,工作频率有可能超出1MHz,使开关周期达至1ms。毫无疑问,tD降低意味着比较器带宽很高,这在现实中极难实现。由此能够看出,在这种情况下,较小L会被使用,加上tD也和开关周期相匹配,所以IN将会在工作频率较高时降低。结果,IOUT(CL)会在工作频率较高时显著小于IOUT(CL,DES),并会在低工作频率时维持正常水平。尽管IV可设定为较高值,以确保IOUT(CL)可达成IOUT(CL,DES),但这种超常设计会为MOSFET带来部分问题。比如说,为了在电流限制模式下处理更多电流,需要更大电感和电路板尺寸。前者将会增加整体电路大小和成本,以后者则会增加电路生产成本。图2电感器电流波形(检测到IL优化方案要降低IOUT(CL)下降,提议使用一个可变IV来替换一个固定IV。IV改变取决于IL(RIPPLE)平均值:即输出电流IOUT。在电流限制模式