在電源調節過(guò)程中，盡管同時(shí)控制多個(gè)環(huán)路會(huì )存在一些問(wèn)題，但如果我們能了解系統的約束條件，就可以想出一種可行的策略。
在我的職業(yè)生涯中，我設計的大多數電源都具有一個(gè)固定的可調節電壓，能夠單路輸入與單路輸出。然而在很多情況下，有必要調節的并不僅僅是輸出電壓。
例如，當使用發(fā)光二極管（LED）驅動(dòng)器時(shí)，我們通常能夠控制LED的電流。在電池充電器中，我們通常需要對充電電流進(jìn)行限制，直到電池達到一個(gè)預設的電壓閾值；然后再調節電壓。USB端口只能支撐與通過(guò)一定的電流量，具體電流量因不同應用而異。在這些情況下，限制輸入電流是十分有必要的。能實(shí)現這些功能的例子有很多，下面讓我們參考以下幾個(gè)例子。
第一個(gè)例子是一款電池充電器 —— 其輸出電流在快速充電期間被調節到一定的電平。之后則主要由一個(gè)電壓環(huán)路來(lái)調節電池電壓。圖1展示了隔離反激式電池充電器的方框圖。
圖1：適合為電池充電的隔離反激式充電器
在運行期間，只有一個(gè)控制環(huán)路處于工作狀態(tài)，因為這兩個(gè)環(huán)路是由D1通過(guò)邏輯運算符“或”聯(lián)結而成的二極管。該辦法有幾大優(yōu)勢：第一，兩個(gè)環(huán)路都可提供非常精確的調節功能；第二，每個(gè)環(huán)路的都能獲得單獨的補償均，從而確保兩個(gè)環(huán)路的穩定性。在電壓調節階段，功率級中有一個(gè)額外的電極（在電流調節階段不存在該電極）。然而，在快速的狀態(tài)變化期間，這種方法的不足之處也隨之顯現。
當電源在電流調節模式下工作時(shí)，電壓放大器輸出電平可被電軌拉高。如果移除電池，那么電流會(huì )突然減小，電壓環(huán)路就需要接管控制任務(wù)。由于放大器和補償需要時(shí)間作出響應，電源輸出會(huì )出現過(guò)沖的情況。如果補償被調整得可增加中頻帶環(huán)路增益，就能減小過(guò)沖。另一種選項是從放大器的輸出端添加一個(gè)額外的二極管用作參考（圖1，D2）。這有助于將放大器的輸出電壓鉗位到一個(gè)較低值，從而防止飽和并加快響應速度。需要添加的單獨參考以及軟性電路是采用多個(gè)外部放大器的方法又一缺點(diǎn)，因為這會(huì )增加系統的復雜性和成本。
第二個(gè)例子來(lái)自一種升壓型轉換器 —— 該轉換器專(zhuān)為從USB端口獲取功率而設計。USB端口可為不同類(lèi)型的接口提供500mA、1A、1.5A甚至高達3A的電流。如果一種配件試圖汲取過(guò)大的電流，那么它會(huì )使總線(xiàn)超載并導致端口過(guò)熱或關(guān)斷主機設備。一種原始的方法是：在減小負載電流之前監測輸入電壓并等待它降到低于某一閾值。這種方法雖然可行，但并不理想。如果該端口包含一個(gè)USB開(kāi)關(guān)，那么這種方法可能導致該端口連續復位。如果電流不受限制，那么它會(huì )導致要獲取的功率超過(guò)主機可支持的范圍。解決這一問(wèn)題的另一種方法與我們的電池充電器示例非常相似。但是，這一次我們將調節輸入電流和輸出電壓。圖2展示了輸入電流受限制的升壓型轉換器的方框圖。
圖2：可調節輸入電流的USB升壓型轉換器
該電路具有與第一個(gè)實(shí)例完全相同的優(yōu)勢和劣勢。值得特別注意的是，因為這是一款升壓型變換器，所以在擁有多個(gè)環(huán)路時(shí)補償問(wèn)題尤為棘手。此外，在這種情況下，由于電流不是以接地（GND）作為參考的，故我們需要另添加一個(gè)電流檢測放大器。圖3展示了該電路能精確地調節輸出電壓和輸入電流的優(yōu)勢。輸出電壓經(jīng)過(guò)設置，可從一個(gè)USB輸入端（此處電壓為9V）進(jìn)行調節。此外還展示了不同輸入電流調節設置（500mA、1.5A、1.8A和3A）的四條曲線(xiàn)。
圖3：輸入電流和輸出電壓都經(jīng)過(guò)了嚴格的調節
最后一個(gè)例子是能在啟動(dòng)過(guò)程中限制輸入電流、然后再調節輸出電壓的電路。當有必要為電容器的大型輸出組充電時(shí)，這種類(lèi)型的電路會(huì )非常有用。前面的兩個(gè)電路使用多個(gè)外部放大器來(lái)調節電流和電壓環(huán)路，并且大多數控制器都包括一個(gè)集成式電壓環(huán)路放大器（該放大器仍然可被利用）。圖4展示了如何用內置的誤差放大器和補償器的輸出來(lái)減少必要外部零件數量�；具\行原理是：電流環(huán)路處于工作狀態(tài)時(shí)，可拉低電壓放大器的輸出電平。當電流環(huán)路處于非工作狀態(tài)時(shí)，它的輸出電平變高，并且不會(huì )影響正常運行。需要指出的是，該方案仍然存在需要外部參考的這一缺點(diǎn)。
圖4：可為超級電容器充電的降壓型轉換器 |
