El usuario selecciona el tipo deseado en función de diferentes parámetros, como el rango de voltaje de entrada, el rango de voltaje de salida, la corriente de salida máxima y muchos otros. Este artículo presenta el modo actual, una característica importante que se encuentra comúnmente en las hojas de datos, y describe las ventajas y desventajas de este modo.
Explicación de los reguladores de modo actual
La figura 1 muestra el principio básico de funcionamiento de un regulador de modo de corriente. Aquí, no solo se compara el voltaje de retroalimentación con el voltaje de referencia interno, sino que también se compara con la rampa de voltaje de diente de sierra utilizada para generar la señal PWM requerida para la conmutación de energía. En un regulador en modo voltaje, la pendiente de esta rampa es fija. En los reguladores de modo de corriente, la pendiente depende de la corriente del inductor y se calcula a partir de la medición de corriente en el nodo del interruptor que se muestra en la Figura 1. Aquí radica la diferencia entre los reguladores de modo de corriente y los reguladores de modo de voltaje. Los reguladores de modo de corriente ofrecen varias ventajas. La primera es que la corriente del inductor se ajusta instantáneamente con los cambios en el voltaje de entrada (VIN en la Figura 1). Por lo tanto, la información sobre el cambio de voltaje de entrada se alimenta directamente al lazo de control, incluso antes de que el voltaje de salida (VOUT en la Figura 1) rastree la detección de dicho cambio en el voltaje de entrada.
Figura 1. El principio básico de funcionamiento de un regulador de modo de corriente.
Las ventajas de la tecnología de control de modo actual son tan obvias que la mayoría de los circuitos integrados reguladores de conmutación del mercado utilizan este principio operativo de control de modo actual.
Otra ventaja clave es la compensación de bucle de control simplificada. El diagrama de baudios de un regulador de modo de voltaje muestra un polo doble; por el contrario, un regulador de modo de corriente genera solo un polo en la etapa de potencia, produciendo un cambio de fase de 90 grados en lugar del cambio de fase de 180 grados de un polo doble. Por lo tanto, es más fácil compensar un regulador en modo corriente y es más estable. La Figura 2 muestra una función de conversión simple para la etapa de potencia de un regulador de modo de corriente típico.
Figura 2. Compensación de lazo de control simplificada implementada por control en modo corriente utilizando un diagrama de Porter que muestra solo un polo en la etapa de potencia.
Sin embargo, además de las ventajas mencionadas, el regulador también tiene desventajas. Después de la transición de conmutación, el regulador de modo de corriente no puede implementar inmediatamente la medición de corriente requerida, porque si la medición se realiza en este punto, los resultados de la medición contendrán mucho ruido. Es necesario esperar algunos nS para que disminuya el ruido inducido por la conmutación. Este tiempo se llama el tiempo de desvanecimiento. Por lo general, esto da como resultado un tiempo de activación mínimo ligeramente mayor que el tiempo de activación mínimo de los reguladores de modo de voltaje. Otra desventaja de los reguladores en modo corriente es su potencial para generar oscilaciones subarmónicas. Esto se muestra en la Figura 3. Si el ciclo de trabajo requerido es superior al 50 por ciento, el regulador de modo de corriente puede alternar entre pulsos cortos y largos. En muchas aplicaciones, esto se considera inestable y debe evitarse. Para evitar esta inestabilidad, se puede agregar algo de compensación de rampa a la rampa de corriente generada que se muestra en la Figura 1. Esto permite que el umbral del ciclo de trabajo crítico se ajuste muy por encima del 50 por ciento, asegurando que las oscilaciones subarmónicas no ocurran incluso en ciclos de trabajo más altos.
Figura 3. Voltaje del nodo de conmutación: oscilaciones subarmónicas con un regulador en modo corriente.
Incluso estas limitaciones mencionadas anteriormente (causadas por el tiempo de desvanecimiento y sus limitaciones de ciclo de trabajo resultantes) pueden evitarse mediante el diseño de circuitos integrados. Un remedio, por ejemplo, es usar la detección de corriente de lado bajo, midiendo la corriente del inductor durante el apagado, en lugar de durante el encendido.
Conclusión
En resumen, las ventajas de los reguladores de conmutación en modo corriente superan sus desventajas en la mayoría de las aplicaciones. Además, las desventajas pueden evitarse mediante diversas innovaciones y mejoras de circuitos. Por lo tanto, hoy en día, la mayoría de los circuitos integrados de reguladores de conmutación utilizan control de modo actual.
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