如何把電源的功率限制變為電流限制

故障保護是所有電源控制器都有的一個重要功能。幾乎所有應用都要求使用過載保護。對于峰值電流模式控制器而言，可以通過限制最大峰值電流來輕松實現這個功能。在非連續反向結構中，為峰值電流設置限制可最終限制電源從輸入源獲得的功率。但是，限制輸入功率不會限制電源的輸出電流。如果出現過載故障時輸入功率保持不變，則隨著輸出電壓下降，輸出電流增加（P=V*I）。發生短路故障時，這會讓輸出整流器或者系統配電出現難以接受的高損耗。本文利用一些小小的創新和數個額外組件，為您介紹如何對一個簡單的峰值電流限制進行改進，將電源變為一個恒定電流源，而非一個恒定功率源。

圖1對比了理想輸出電壓與恒定功率和恒定電流限制的電流。這兩種情況下，過載故障保護都在120%最大額定負載時起作用。在一個使用功率限制的系統中，輸出電流隨負載增加電壓反向而增加。在現實系統中，有功率限制的反向控制器會在某個點關閉，原因是控制器的偏壓損耗。相比之下，一旦超出過載閾值，有電流限制的系統便會立刻關閉。可以通過直接檢測隔離邊界二次側的負載電流，實現電流限制。但是，這樣做需要使用更多的電路，效率降低，而且成本一般會高得離譜。

圖 1 理想功率限制產生強電流，觸發故障保護。

圖2顯示了移動設備充電器所使用的一個5V/5W非連續反向電源的原理圖。在范例中，我們使用了UCC28C44控制器，它是大多數經濟型峰值電流模式控制器的代表，擁有功率限制功能。在非連續反向結構中，如果忽略效率影響，可使用方程式1計算負載功率（P）的大小。

方程式 1

由于變壓器電感（L）和開關頻率（f）均固定不變，因此可以通過控制峰值一次電流（IPK）對輸出電壓（VOUT）進行調節。隨著輸出電流（IOUT）增加，電壓開始下降，但是反饋環路要求更高的峰值電流來維持電壓調節。

圖 2 這種5V/5W反向通過限制峰值變壓器電流實現功率限制。

在反向轉換器內部，引腳1（COMP）的反饋電壓與峰值電流比較。通過R15檢測該峰值電流，并使用R13和C12對其進行濾波。如果電流檢測電壓達到過1V，則單獨過電流比較器終止脈沖。這種峰值電流限制方法與大多數脈寬調制（PWM）控制器中的功率限制過程一樣。如果功率保持恒定不變，則可以將方程式1改寫為方程式2。在該方程式中，我們可以清楚地看到功率限制時輸出電流同輸出電壓成反比。

方程式2

一些控制器還包含有一個第二級比較器。峰值電流高出第一級比較器時，第二級比較器跳閘斷開。這種第二級比較器觸發控制器完全關閉，并發起一個重啟周期。設計這種額外保護級的目的是防止電源本身發生災難性故障，例如：短路變壓器繞組或者短路輸出二極管。但是，涉及短路負載的大多數情況一般都不會超出該閾值。