如何在数字控制系统中实现LLC变换器的电流模式控制

　　这一切都要从 FAN7688 控制 IC 开始说起，我自从了解到这种“谐振电流积分”的控制方法后，我就一直在考虑如何在数字控制系统中实现 LLC 的电流型控制。电流型控制的好处不必多说，就一个音频抗扰度就比电压模式 LLC 好了很多。特别是我们做车载 OBC 的应用，对输出电流的纹波更是特别看中。如果，我这里说如果我把电流型控制方法实施在数字控制环境中，这就是一个非常好的应用技术突破。

　　在 VMC PWM 变换中有这么几个鲜明的优点：单电压环工作闭环控制易于设计，PWM 载波的幅度较高控制电路稳定性好，输出阻抗低易于优化多电源的交叉调整。但是也存在这么几个不好的地方：首先反馈必须要在输入或输出负载变化后反馈才能响应，明显控制存在时间滞后，导致响应差。输出侧的 LC 滤波器的转折频率和相位变化带来了不稳定的影响，环路增益随着输入电压范围变动，导致补偿较难设计。

　　将电压模式推广到 LLC 变换器的控制中，上述 PWM 控制中的一些缺点在 LLC 变换器中同样存在。包括低频双极点的影响以及控制上的滞后问题，这些都导致了目前 VMC 的 LLC 变换器很难有比较好的动态响应，这里我发一个由 L6599A 控制的 LLC 变换器的频率控制》输出电压的频率响应测试图，更多内容可见《 VMC 和 CMC 的 LLC 控制器仿真对比

　　从 BODE 图可见在低频 1.5KHz 处存在双极点和相位减少 180deg，无不在向我们揭示和 VMC 的 BUCK 变换器存在相似之处么。在 VMC 话题继续展开前，我先收一波，让我们先看一看在普通拓扑中的 PCM（peak current control mode）实现。

　　不论是 UC3843 或 LM3478 或者更新一些的模拟控制器都是这样的原理。那我们从这里可以看到电压环的输出 Ve 决定了开关电流三角波的峰值，所以实现了对输入电压变化的快速响应，因为存在 Ipk = Vin*Ton/L 的关系，PCM 天然就包含了输入电压的前馈，另外对电感电流进行精确限流后，使电感变成了受占空比可控电流源，进而简化了控制到输出的传递函数，去掉了 LC 输出滤波器的影响，使系统变成一阶惯性系统，系统更易于控制和稳定了。

　　但是 PCM 存在电流采样效应使得在占空比大于 50%会进入大信号不稳定的区域，在工程上通常会增加斜率补偿来解决占空比大于 50%后不稳定的问题。电流模式最大的好处就是大幅度提升音频抗扰度，使得输出电压中的 AC 输入纹波大幅度降低，这一点对 LLC 变换器来说就非常有吸引力。众多工程经验和理论无不指出普通 VMC 的 LLC 变换的输出工频纹波较大，是一个比较麻烦问题。包括我们在 OBC 应用上的输出纹波电流，所以我不奇怪的把目光投向了电流模式 LLC 控制器和其背后的电流模式控制的实现方法上来，这里可以看我今年年初的写的五篇电流型 LLC 控制器的建模和仿真。