L'utilisateur sélectionne le type souhaité en fonction de différents paramètres, tels que la plage de tension d'entrée, la plage de tension de sortie, le courant de sortie maximal et bien d'autres. Cet article présente le mode actuel, une fonctionnalité importante que l'on trouve couramment dans les fiches techniques, et décrit les avantages et les inconvénients de ce mode.
Régulateurs de mode actuel expliqués
La figure 1 montre le principe de fonctionnement de base d'un régulateur en mode courant. Ici, non seulement la tension de retour est comparée à la tension de référence interne, mais elle est également comparée à la rampe de tension en dents de scie utilisée pour générer le signal PWM requis pour la commutation de puissance. Dans un régulateur en mode tension, la pente de cette rampe est fixe. Dans les régulateurs en mode courant, la pente dépend du courant de l'inductance et est calculée à partir de la mesure du courant au niveau du nœud de commutation illustré à la figure 1. C'est là que réside la différence entre les régulateurs en mode courant et les régulateurs en mode tension. Les régulateurs en mode courant offrent plusieurs avantages. La première est que le courant d'inductance s'ajuste instantanément avec les changements de tension d'entrée (VIN sur la figure 1). Par conséquent, les informations sur le changement de tension d'entrée sont transmises directement à la boucle de commande, avant même que la tension de sortie (VOUT sur la figure 1) ne suive la détection d'un tel changement de la tension d'entrée.
Figure 1. Le principe de fonctionnement de base d'un régulateur en mode courant.
Les avantages de la technologie de contrôle en mode courant sont si évidents que la plupart des régulateurs à découpage du marché utilisent ce principe de fonctionnement de contrôle en mode courant.
Un autre avantage clé est la compensation simplifiée de la boucle de régulation. Le diagramme en bauds d'un régulateur en mode tension montre un double pôle; en revanche, un régulateur en mode courant ne génère qu'un seul pôle dans l'étage de puissance, produisant un déphasage de 90 degrés au lieu du déphasage de 180 degrés d'un double pôle. Par conséquent, il est plus facile de compenser un régulateur en mode courant et il est plus stable. La figure 2 montre une fonction de conversion simple pour l'étage de puissance d'un régulateur en mode courant typique.
Figure 2. Compensation de boucle de contrôle simplifiée mise en œuvre par le contrôle en mode courant à l'aide d'un diagramme de Porter montrant un seul pôle dans l'étage de puissance.
Cependant, en plus des avantages mentionnés, le régulateur présente également des inconvénients. Après la transition de commutation, le régulateur en mode courant ne peut pas mettre en œuvre immédiatement la mesure de courant requise, car si la mesure est effectuée à ce stade, les résultats de mesure contiendront beaucoup de bruit. Il faut attendre quelques nS pour que le bruit induit par la commutation s'atténue. Ce temps s'appelle le temps de fondu. Cela se traduit généralement par un temps d'activation minimum légèrement plus long que le temps d'activation minimum des régulateurs en mode tension. Un autre inconvénient des régulateurs en mode courant est leur potentiel à générer des oscillations sous-harmoniques. Ceci est illustré à la Figure 3. Si le rapport cyclique requis est supérieur à 50 %, le régulateur en mode courant peut alterner entre des impulsions courtes et longues. Dans de nombreuses applications, cela est considéré comme instable et doit être évité. Pour éviter cette instabilité, une certaine compensation de rampe peut être ajoutée à la rampe de courant générée illustrée à la figure 1. Cela permet d'ajuster le seuil de cycle de service critique bien au-dessus de 50 %, garantissant que les oscillations sous-harmoniques ne se produisent pas même à des cycles de service plus élevés.
Figure 3. Tension du nœud de commutation : oscillations sous-harmoniques avec un régulateur en mode courant.
Même ces limitations mentionnées précédemment (causées par le temps d'évanouissement et les limitations de rapport cyclique qui en résultent) peuvent être contournées par la conception du circuit intégré. Un remède, par exemple, consiste à utiliser la détection de courant côté bas, en mesurant le courant de l'inducteur lors de la mise hors tension plutôt que lors de la mise sous tension.
Conclusion
En résumé, les avantages des régulateurs à découpage en mode courant l'emportent sur leurs inconvénients dans la plupart des applications. De plus, les inconvénients peuvent être contournés par diverses innovations et améliorations du circuit. Par conséquent, aujourd'hui, la plupart des circuits intégrés de régulateur à découpage utilisent un contrôle en mode courant.
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