在上一篇文章中，我們詳細探討了經典的 L6599 如何透過「電壓模式」來實現穩定可靠的 LLC 控制 。然而，在追求更快暫態響應與更簡潔迴路補償的設計需求下，另一種強大的控制架構——「電流模式控制」應運而生。本文將以電流模式控制器 NCP1399 為主角，介紹它如何利用核心的「內外雙迴路」架構，帶來與 L6599 不同的控制哲學。
電流模式 LLC 控制迴路：動作流程
NCP1399 所採用的電流模式控制具備一個由外層電壓迴路與內層電流迴路組成的雙迴路架構。以下我們將透過五個核心步驟，來完整分析它的運作原理。我們將透過五個核心步驟，來完整分析它的運作原理。
1. 電壓偵測與誤差產生
控制迴路會持續地偵測輸出電壓 Vout，並將它與IC內部一個精準的參考電壓進行比對 。一旦輸出電壓因為負載變動等因素而偏離了目標值，兩者之間的「電壓差」就會形成一個微小的誤差訊號。一個有趣的設計是，當輸出電壓 Vout 下降時，送進來的回授（Feedback, FB）訊號電壓反而會隨之上升。
2. 誤差放大
這個微小的誤差訊號，會被送到 G1 誤差放大器進行處理 。G1 的任務是將這個代表誤差的訊號，放大並轉換成一個穩定且清晰的控制電壓 Vc。這個 Vc 電壓準位的高低，就直接代表了「系統需要進行多大幅度調節」的指令。
【分析：G1 的 VCCS 架構】
電壓控制電流源（VCCS）
它的作用是將 FB 的電壓訊號，轉換成一個等比例的電流訊號 。這個電流訊號後續在IC內部再經過處理（例如加上斜率補償的電流後流過一個電阻），才能產生我們最終所說的那個誤差電壓訊號 Vc(Verr) 。這種先將電壓轉為電流來處理的設計，在IC中相當常見。
3. 斜率補償 (Slope Compensation)
在電流模式控制中，當工作週期 (Duty Cycle) 超過 50% 時，系統的電流迴路有可能會不穩定，進而產生所謂的「次諧波振盪」。為了要抑制這種現象，IC 會在這個階段，於控制訊號 Vc(Verr) 上，疊加一個固定的「斜率補償」，來確保整個迴路在高工作週期下依然能穩定工作。
【分析：斜率補償的實現】
這個機制的原理是將一個「斜率補償訊號」（Vslope）疊加到電流取樣訊號（Vcs）上。因此，電流比較器實際比較的對象變成了Vc vs. (Vcs + Vslope)。這個條件在數學上等同於 Vcs 需達到 Vc - Vslope 的門檻。
在此處的模擬電路中，使用電阻 R12 的關鍵在於，它能夠即時地將控制電壓（Vc）與斜率補償訊號（Vslope）進行相減處理(充放電)並轉換為電壓訊號，藉此避免使用電容可能造成的相位延遲或濾波效應，從而確保控制迴路能有最即時的響應。
這個斜率補償的變化率是可以計算的。根據圖中參數，其變化率為：
(dv/dt) = (I/C) = (8.2u / 100p) = 82 kV/s。
而 G2 放大器的增益為 2，因此實際的斜率補償變化率則為：
(82 kV/s) × 2 = 164 kV/s。
4. 電流即時比較
接下來，代表「電壓迴路需求」的控制電壓 Vc，會被送去和代表「MOS開關當下實際電流」的偵測訊號（CS Pin）進行即時比較。這一步是整個電流模式控制的核心。
5. 功率開關控制
一旦代表實際電流的 CS 訊號，隨著開關導通而持續爬升，並剛好達到與 Vc（經過斜率補償後）相等的電壓準位時，內部的電流比較器便會立即觸發，輸岀一個high訊號來關閉功率開關(U10 Reset)，從而結束當前的導通週期。這樣周而復始的精準控制，確保了每個開關週期所傳遞的能量都剛好，最終達成穩定輸出電壓的目標。
【分析：NCP1399 的時序控制】
在 G3、G4 的設計上，NCP1399 的作法與 L6599 有所不同。L6599 是透過調整三角波斜率來改變頻率，而 NCP1399 則是採用固定斜率，透過改變充電時間的長短來決定三角波的最高點。充電時間越長，Ct 電容的電壓就會越高，之後用固定的電流將它放電回 0V 所需的時間也就會跟著變長，藉此完成頻率的調節。此外，它會將上臂（Mupper）的導通時間複製給下臂（Mlower），以確保對稱驅動。
結論
NCP1399 的電流控制設計，透過精巧的回授控制、斜率補償以及峰值電流控制機制，成功實現了高效率、高穩定性的電源轉換器。這個設計理念，不只在 NCP1399上看得到，也為其他電流型控制器的開發提供了重要的參考價值。
這篇文章是參考 Christophe Basso 的模擬資料:
