电流模式控制的DC-DC开关电压转换器(“开关稳压器”)是流行的，因为它们提供了开关电源的高效率，同时克服了传统电压模式控制装置的缺点。
然而，当脉冲宽度调制信号的占空比(用于设置输出电压的PWM)上升到50%以上时，电流模式设计可能遭受不稳定。为了克服这种不稳定性，设计工程师使用一种技术称为斜坡补偿，以恢复整个PWM占空比范围内的可靠操作。
本文介绍了重要，但很大程度上是名不见经传的斜坡补偿技术，它是如何实现的，以及它如何影响电流模式控制开关稳压器的性能。然后，文章继续结合来自该技术的主要电力模块制造商的商用电压控制器的实例。
电流模式控制的好处
在传统的电压模式控制开关调节器中，通过将控制电压施加到一个比较器输入和由时钟产生的固定频率的锯齿波电压(PWM斜坡)，来产生脉宽调制(PWM)信号。调节器的输出电压与所得PWM方波的占空比成正比。
另一种设计，电流模式控制的调节器，已经成为流行的，因为它提供了许多优点。例如，电流模式控制调节器比电压模式更快地响应线路或负载电压变化，它消除了电压模式的输入电压缺陷引起的环路增益变化，补偿更容易实现，并且与电压模式相比，该电路还具有更高的增益带宽。(见高新区的文章“电压和电流模式控制PWM信号的产生在DC直流开关稳压器”。)
电流模式控制的调节器不同于通过增加反馈电流的第二回路等效的电压模式，该电流随后有助于PWM斜坡的推导。该反馈信号包括交流纹波电流和电感电流的DC或平均值两部分。信号的放大形式被路由到PWM比较器的一个输入端，而误差电压(VE，参考电压与输出电压之间的差值)形成另一个输入。与电压模式控制方法一样，系统时钟决定PWM信号频率(图1)。
德克萨斯仪器电流模式控制开关稳压器的图像
图1：电流模式控制开关稳压器。这里，PWM斜坡是由来自输出电感电流的信号产生的。
虽然电流模式控制有许多优点，但它不是没有它的复杂性。其中最显著的是占空比在50%以上的“内”控制回路(载有电感电流信号)的不稳定性。开拓性的设计工程师很快找到了解决这个问题的办法是“注入”少量的斜率补偿到内环。该技术保证了PWM占空比的所有值的稳定运行。
很多电源设计者，同时认识到技术，都明白如何工作以及如何实现斜坡补偿电路的性能影响。让我们仔细看一看。
稳定电路
例如不稳定源，在电流模式控制降压(“巴克”)调节器的操作在连续模式下(即，当电感电流不为零的开关周期期间)是因为控制器通过调节峰值电感电流在电感驱动输出，负载电流等于平均电感电流设置输出电压。图2显示了平均电流(I1和I2)随占空比的峰值电流保持不变(调节)。
德克萨斯仪表电感器平均电流图像
图2：在电流模式控制调节器中，电感平均电流与占空比成正比。
峰值和平均电感电流形式之间的差异是错误的(Δ我)，这是最大的输入电压时，大。在较低的占空比下，误差小于问题，因为它保持恒定，但在占空比超过50%的情况下，对于每个连续的电感器充放电循环，误差增加，从而引起不稳定性(图3)。
德克萨斯仪器在电感器峰值与平均电流之间的误差
图3：在更大的占空比(D2)，电感的峰值和平均电流之间的误差(Δ我)乘以连续充电/放电周期，诱导不稳定。
通过将负锯齿斜坡电压与在比较器的控制输入端放大的VE求和(如图1所示)，工程师可以将斜率补偿引入到电路中。完美的补偿，补偿斜坡必须在其他比较器的输入有一个斜率等于一半的电压波形的下坡路，这是电感电流下坡的电压模拟在电流检测电阻过。
当正确实施时，斜坡补偿既解决了占空比范围内变化的电流误差的问题，又解决了占空比超过50%的不稳定性。图4显示了斜率补偿，无论VIN和占空比的变化，平均电流保持不变。图5显示了电路如何保持稳定，因为斜坡补偿减少了占空比的任何值的误差。
德克萨斯仪器斜率补偿图像
图4：斜率补偿，电路的平均电流保持恒定，占空比变化。
德克萨斯仪器斜率补偿图像减小电流误差
图5：斜坡补偿减少占空比的任何值在连续循环上的电流误差。
简化设计
对于一个工程师从离散组件构建电流模式控制调节器，产生斜坡补偿所需的负斜坡可能是棘手的。一种解决方案是通过将PWM通过电压分压器施加到相反的比较器输入(然后与上述电感电流的电压模拟求和)来使用PWM IC的正斜坡。
一种日益流行的替代方案是将电路围绕一个开关控制器模块集成，将PWM控制电子器件集成到单个设备中。这些模块中的许多现在包括由制造商纳入的斜坡补偿。
功率模块包括电流模式控制与斜坡补偿的例子包括德克萨斯仪器(TI)tps43060。该装置是一个1 MHz开关控制器，从4.5-38 V输入高达95%的占空比操作。该芯片具有内部斜坡补偿，以避免占空比高于50%的次谐波振荡。
美心max15004开关稳压器控制器––电流模式控制装置的设计与输入电压范围从4.5-40 V––采取更进一步通过使用外部电容器提供可编程斜率补偿的汽车应用。该公司声称这简化了设计。
它的一部分，Intersil还提供一个开关稳压器，可编程斜率补偿的isl6726(图6)。制造商说，该设备是一个电流模式PWM控制器的许多特点，旨在简化其使用。与马克西姆装置一样，通过使用外部电容器再次设置斜率补偿。为isl6726数据表提供了一个方便的指导如何计算坡度的电容值。
Intersil的isl6726图像
图6：Intersil的isl6726使可编程斜率补偿。