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DC-DC切换式稳压器中产生PWM讯号的电压和电流模式控制
切换式 DC-DC 电压转换器（稳压器）含有两个元件：控制器和功率级。 功率级含有切换元件，能将输入电压转换成所需的输出。 控制器会监控切换作业，调节输出电压。 两者由回授回路连结，会将实际的输出电压与所需的输出进行比较，得到误差电压。
控制器是电源供应器保持稳定和精密的关键，几乎所有的设计都采用脉宽调变 (PWM) 技术进行调节。 产生 PWM 讯号的方法主要有两种：电压模式控制和电流模式控制。 电压模式控制技术较早发明，但具有缺点，例如回应负载变化缓慢和回路增益会随着输入电压改变等，因此激励工程师开发以电流为基础的替代方法。
目前工程师已经能选用多款采用这两种控制技术的电源模组。 这些产品整合了技术，能克服之前产品的主要缺失。
本文将说明在切换式稳压器中产生 PWM 讯号的电压和电流模式控制技术，并说明各项应用的最佳用途。
电压模式控制
设计人员若要打造电源供应器，可选择离散式元件（参阅 TechZone 文章《DC/DC 稳压器：如何在离散式和模组化设计中选择 》）、个别控制器和功率元件，或是在单晶片上整合两者的电源供应器模组。
但无论使用何种技术，调节功能都非常有可能会采用通常为固定频率的 PWM 技术。 （偏好采用恒定切换频率，因为可限制电源供应器产生的电磁干扰 (EMI)。）
在电压模式控制的稳压器中，PWM 讯号的产生系透过将控制电压 (VC) 施加到比较器的其中一个输入，以及将时脉产生的固定频率锯齿形电压（Vramp 或 PWM 斜波）施加到另一个输入（图 1）。
Texas Instruments 的切换式稳压器 PWM 产生器图片
图 1：切换式稳压器的 PWM 产生器。
PWM 讯号的工作周期与控制电压成比例，并可决定切换元件的导通时间百分比，进而决定输出电压。控制电压系由实际输出电压以及所需输出电压（或参考电压）之间的差异求得。
调变器增益 Fm 的定义为工作周期从 0% 提高到 100% 时，控制电压的改变 (Fm = d/VC = 1/Vramp)。
图 2 显示典型切换式稳压器的建构模块。 功率级含有开关、二极体、电感、变压器（用於隔离式设计），以及输入／输出电容。 此功率级会将输入电压 (VIN) 转换成输出电压 (VO)。 至於稳压器的控制部分，在一个输入端含有误差放大器和参考电压（等於所需输出），另一个输入端则有来自分压器的输出。 分压器的馈入来自於输出的回授轨迹。 误差放大器的输出会提供控制电压（VC 或「误差电压」），形成 PWM 比较器的一个输入。
Microsemi 的控制部分和功率级示意图
图 2：电压模式控制切换式稳压器的控制部分和功率级。 （资料来源：Microsemi）
电压模式控制的优点包括：单一回授回路，能让设计和电路分析更简易；使用大振幅斜波波形提供良好的杂讯容限，达到稳定的调变流程；低阻抗功率输出能为多重输出供应提供更好的交叉调节。
然而此技术也有明显的缺点。 例如，负载的变更必须先感测成输出变更，然後再由回授回路进行修正，因此导致反应缓慢。 输出滤波器会让电路补偿复杂化，而且回路增益会随着输入电压改变，因此会造成电路补偿更加困难。
电流模式控制
在 1980 年代初，工程师就提出交替切换式稳压器技术，能解决电压模式控制方法的缺失。 此技术称为电流模式控制，藉由新增第二个回路回授电感电流，取得 PWM 斜波。 此回授讯号由两部分组成：AC 涟波电流以及 DC 或电感电流平均值。 放大後的讯号会传送到 PWM 比较器的一个输入，另一个输入则是误差电压。 如同电压模式控制方法，系统时脉会决定 PWM 讯号频率（图 3）。
Texas Instruments 的电流模式控制切换式稳压器图片
图 3：电流模式控制切换式稳压器。 在此，PWM 斜波系由输出电感电流所衍生的讯号产生。
电流模式控制能解决电压模式控制的缓慢回应问题，因为电感电流会随着输入和输出电压之间的差异所决定的斜率而上升，因此能立即因应线路或负载电压的改变。 另一项优点在於，电流模式控制的回路增益并不会随着输入电压而改变，这是电压模式控制方法的一项缺点。
此外，由於在电流模式控制电路内，误差放大器会掌控输出电流而非电压，因此输出电感对电路响应的影响会降至最低，因此更容易进行补偿。 比起电压模式控制元件，此电路的增益频宽也较高。
电流模式控制的其他优点包括：内建逐脉冲限流（箝制来自误差放大器的命令）以及在并联多重电源单元时简化负载分担。
这样看来，电流模式控制似乎能将电压模式控制埋入历史洪流中。 然而，即便较慢出现，但工程
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