单个电源如何控制多个环路

在电源调节过程中，尽管同时控制多个环路会存在一些问题，但如果我们能了解系统的约束条件，就可以想出一种可行的策略。

在我的职业生涯中，我设计的大多数电源都具有一个固定的可调节电压，能够单路输入与单路输出。然而在很多情况下，有必要调节的并不仅仅是输出电压。

例如，当使用发光二极管(LED)驱动器时，我们通常能够控制LED的电流。在电池充电器中，我们通常需要对充电电流进行限制，直到电池达到一个预设的电压阈值;然后再调节电压。USB端口只能支撑与通过一定的电流量，具体电流量因不同应用而异。在这些情况下，限制输入电流是十分有必要的。能实现这些功能的例子有很多，下面让我们参考以下几个例子。

第一个例子是一款电池充电器 —— 其输出电流在快速充电期间被调节到一定的电平。之后则主要由一个电压环路来调节电池电压。图1展示了隔离反激式电池充电器的方框图。

图1：适合为电池充电的隔离反激式充电器

在运行期间，只有一个控制环路处于工作状态，因为这两个环路是由D1通过逻辑运算符“或”联结而成的二极管。该办法有几大优势：第一，两个环路都可提供非常精确的调节功能;第二，每个环路的都能获得单独的补偿均，从而确保两个环路的稳定性。在电压调节阶段，功率级中有一个额外的电极(在电流调节阶段不存在该电极)。然而，在快速的状态变化期间，这种方法的不足之处也随之显现。

当电源在电流调节模式下工作时，电压放大器输出电平可被电轨拉高。如果移除电池，那么电流会突然减小，电压环路就需要接管控制任务。由于放大器和补偿需要时间作出响应，电源输出会出现过冲的情况。如果补偿被调整得可增加中频带环路增益，就能减小过冲。另一种选项是从放大器的输出端添加一个额外的二极管用作参考(图1，D2)。这有助于将放大器的输出电压钳位到一个较低值，从而防止饱和并加快响应速度。需要添加的单独参考以及软性电路是采用多个外部放大器的方法又一缺点，因为这会增加系统的复杂性和成本。