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控制模式犹如开关电源的大脑，决定了开关电源的工作方式和性能。了解开关电源的控制模式，有助于我们在实际应用中对开关电源进行控制设计与选型。常见的控制模式有电压模式、电流模式和恒定导通时间模式（COT），今天我们要带大家了解电流模式控制的原理及应用特点。
首先，在介绍电流模式之前，我们先复习一下电压模式。以Buck电路为例，只有输出电压被采样，经过分压网络后被送入电压误差放大器，与参考电压Vref进行比较放大，得到电压误差量VC，与锯齿波比较后，产生PWM信号控制主开关管导通与关断，当输出电压偏低，误差VC增大，与锯齿波比较后PWM占空比增大，从而传送更多能量到输出端抬升电压。
图1
电压模式Buck电路系统存在LC二阶极点与输出电容ESR高频零点，为了使其环路曲线满足开关电源控制要求，根据零极点对消原理，误差放大器需采用三极点两零点的****Ⅲ 型补偿网络 。电压模式的不足：
• 输入电压变化或负载变化时，控制延时大，输出响应速度慢
• Ⅲ型补偿设计复杂
针对电压模式存在的不足，在电压模式基础上引入电流反馈，诞生了电流模式控制。在不同的电路拓扑，电流反馈可采样主电路电感、功率开关管或二极管的电流，而根据采用电流值的不同可分为峰值电流、平均电流、谷值电流等，进而得到不同的电流模式控制。
峰值电流模式控制
图2
峰值电流模式与电压模式控制的不同点在于，用电流纹波信号代替了锯齿波，电压环为外环，控制电流内环，形成双环控制。
工作原理：
以Buck电路为例，电压误差量Vc作为电流峰值的限值，与代表电感电流峰值的Vsigma进行比较，Vsigma信号是在电感电流采样信号中注入斜坡补偿得到的。时钟脉冲到来时，RS触发器置1，主功率开关管导通，Vsigma随电感电流增大，与Vc相交时，RS触发器置0保持，开关管关断，Vsigma随电感电流减小，当下一个时钟脉冲到来时，重复前述过程，简单总结就是：峰值电流模式利用时钟脉冲控制开关管导通，利用电感电流峰值信号控制开关管关断。
相较于电压模式，峰值电流模式控制的优点在于：
- 输入电压的变化会直接在电感电流上反映出来，因此具有前馈补偿的功能，能够对输入电压变化快速响应，电压调整率好；负载变化也会直接反映在电感电流，响应快；
- 每个周期内，电流峰值受限于电压误差放大器输出信号，天然具有逐周期过流保护功能；
- 允许多个电源通过一个电压环并联工作，可实现均流。
- 电流内环可看作受控电流源，使电感电流不再是独立变量，系统简化成了一阶电路，仅存在一个极点与输出电容ESR高频零点，误差放大器仅需两极点单零点的****Ⅱ 型补偿 即可，设计更为简单，系统也具有比二阶的电压模式更大的带宽，响应速度更快。
图3
峰值电流模式也存在一些缺点。在电感电流连续且占空比大于50%时，电感电流的扰动量逐渐发散增大，导致开关SW波形变为大小波，系统不稳定，即产生次谐波震荡，因此需要注入斜坡信号消除该现象。斜坡补偿的加入，电源芯片限流点会随着占空比的增大而逐渐减小，使电流输出能力下降。另外，在一些拓扑中，电感电流峰值不能准确反映电流平均值，不能精准控制电流。
平均电流模式控制
图4
针对峰值电流模式的不足，在电流内环引入了电流平均值，诞生了平均电流模式。与峰值电流模式不同之处在于，平均电流模式利用电流平均值的跟踪误差信号与锯齿波比较后生成PWM波形。
工作原理：
以Buck电路为例，输出电压误差量Vc连接到电流误差放大器同相端，电感电流采样信号连接到电流误差放大器的反向端，进行积分运算后得到误差信号Vca，由于该积分值与电感电流平均值成比例，所以Vca代表电流平均值的跟踪误差信号。最后与电压控制模式类似，Vca与锯齿波比较后，产生PWM信号控制主开关管导通与关断，当负载加重，误差Vca增大，与锯齿波比较后PWM占空比增大，传送更多能量到输出端增大电流与抬升电压。
因此，相比于峰值电流模式，平均电流模式具有以下优点：
- 消除了峰值对平均值的误差，实现对电流的进行精确控制；
- 不需要斜坡补偿 ，抗噪声性能比峰值电流模式更好；
- 适合于任何开关电源拓扑对输入或输出电流的控制。
但是平均电流模式具有两个二型补偿网络，两者之间设计配合比较复杂。
电流模式应用
图5
平均电流模式适用于精准控制电流的应用，比如PFC电路，需要控制电流波形跟随正弦电压，实现对电流的精准控制。
图6
峰值电流模式适用于对电流控制精度要求不高的场合，比如Buck电路，由于电感电流平均值即输出电流，但电感电流纹波较小，对输出电流控制精度影响不大，而且相较平均电流模式更易于环路设计调试。因此，峰值电流模式比平均电流模式更适合于常规Buck、Boost及其衍生电路Flyback等。
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