사용자는 입력 전압 범위, 출력 전압 범위, 최대 출력 전류 등과 같은 다양한 매개변수를 기반으로 원하는 유형을 선택합니다. 이 기사에서는 데이터시트에서 흔히 볼 수 있는 중요한 기능인 현재 모드를 소개하고 이 모드의 장점과 단점을 설명합니다.
전류 모드 조정기 설명
그림 1은 전류 모드 조정기의 기본 작동 원리를 보여줍니다. 여기서 피드백 전압은 내부 기준 전압과 비교할 뿐만 아니라 전원 스위칭에 필요한 PWM 신호를 생성하는 데 사용되는 톱니 전압 램프와도 비교됩니다. 전압 모드 레귤레이터에서 이 램프의 기울기는 고정되어 있습니다. 전류 모드 조정기에서 기울기는 인덕터 전류에 따라 달라지며 그림 1에 표시된 스위치 노드의 전류 측정값에서 계산됩니다. 여기에 전류 모드 조정기와 전압 모드 조정기의 차이가 있습니다. 전류 모드 조정기는 몇 가지 이점을 제공합니다. 첫 번째는 인덕터 전류가 입력 전압의 변화에 따라 즉시 조정된다는 것입니다(그림 1의 VIN). 따라서 출력 전압(그림 1의 VOUT)이 입력 전압의 이러한 변화 감지를 추적하기 전에도 입력 전압 변화에 대한 정보가 제어 루프에 직접 공급됩니다.
그림 1. 전류 모드 조정기의 기본 작동 원리
전류 모드 제어 기술의 장점은 너무도 명백하여 시중에 나와 있는 대부분의 스위칭 레귤레이터 IC가 이 전류 모드 제어 작동 원리를 사용합니다.
또 다른 주요 이점은 단순화된 제어 루프 보상입니다. 전압 모드 조정기의 보드 다이어그램은 이중 극을 보여줍니다. 대조적으로, 전류 모드 레귤레이터는 전력 단계에서 단극만을 생성하여 이중 극의 180도 위상 변이 대신 90도 위상 변이를 생성합니다. 따라서 전류 모드 레귤레이터에 대한 보상이 더 쉽고 더 안정적입니다. 그림 2는 일반적인 전류 모드 조정기의 전력 단계에 대한 간단한 변환 기능을 보여줍니다.
그림 2. 전력 단계에서 단일 극만을 보여주는 포터 다이어그램을 사용하여 전류 모드 제어로 구현된 단순화된 제어 루프 보상.
그러나 언급된 장점 외에도 레귤레이터에는 단점도 있습니다. 스위칭 전환 후 전류 모드 조정기는 필요한 전류 측정을 즉시 구현할 수 없습니다. 이 지점에서 측정을 수행하면 측정 결과에 많은 노이즈가 포함되기 때문입니다. 스위칭 유도 노이즈가 감소하려면 몇 nS를 기다려야 합니다. 이 시간을 페이딩 시간이라고 합니다. 이것은 일반적으로 전압 모드 레귤레이터의 최소 켜짐 시간보다 약간 더 긴 최소값 켜짐 시간을 초래합니다. 전류 모드 조정기의 또 다른 단점은 하위 고조파 진동을 생성할 가능성이 있다는 것입니다. 이것은 그림 3에 나와 있습니다. 필요한 듀티 사이클이 50%보다 크면 전류 모드 조정기가 짧은 펄스와 긴 펄스를 번갈아 사용할 수 있습니다. 많은 응용 프로그램에서 이것은 불안정한 것으로 간주되어 피해야 합니다. 이러한 불안정성을 피하기 위해 생성된 전류 램프에 약간의 램프 보상을 추가할 수 있습니다(그림 1 참조). 이를 통해 임계 듀티 사이클 임계값을 50%보다 훨씬 높게 조정할 수 있으므로 더 높은 듀티 사이클에서도 하위 고조파 발진이 발생하지 않습니다.
그림 3. 스위칭 노드 전압: 전류 모드 레귤레이터를 사용한 하위 고조파 진동.
이전에 언급한 이러한 제한(페이딩 시간 및 그에 따른 듀티 사이클 제한으로 인한)도 IC 설계를 통해 우회할 수 있습니다. 예를 들어, 한 가지 해결 방법은 로우사이드 전류 감지를 사용하여 턴온이 아닌 턴오프 중에 인덕터 전류를 측정하는 것입니다.
결론
요약하면, 전류 모드 스위칭 레귤레이터의 장점은 대부분의 애플리케이션에서 단점보다 큽니다. 또한 다양한 회로 혁신 및 개선으로 단점을 피할 수 있습니다. 따라서 오늘날 대부분의 스위칭 레귤레이터 IC는 전류 모드 제어를 사용합니다.
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