关于开关电源的控制模式，TI官网的控制模式快速参考指南有相对全面的归纳和描述，提供了15种不同的控制架构，这些架构涵盖了从基础到高级的多种控制模式，以适应不同的应用需求，如下表所示：
以下是对控制模式相关内容的具体阐述与相关知识点的归纳整理，以便于更好的理解、交流讨论，欢迎在评论区留言、探讨，共同学习进步。
一、电压模式
开关电源的电压模式控制是开关稳压器中最基本的一种控制策略，它通过检测输出电压并与参考电压进行比较，调节功率开关管的导通时间（占空比）来维持输出电压稳定。
1.1 电压模式拓扑结构
REFERENCE（参考电压）
一般集成在芯片内部，参考电压提供了一个稳定的电压基准，用于与实际输出电压进行比较，通过反馈机制调整功率开关管的导通时间，以稳定输出电压。
参考电压的产生
带隙基准源：许多开关电源使用带隙基准源来产生参考电压，因为它能提供高精度和低温漂的电压基准。
内部稳压器：某些电源设计中可能包含一个内部的线性稳压器，用于将电源输出稳定在一个较低的电压，作为参考电压。
VOUT（反馈端）
通过补偿网络/输出分压器连接到输出电压，该电压被送入误差放大器的反相输入端，并与基准电压进行比较。
ERROR AMP（误差放大器）
误差放大器通过将反馈电压与基准电压进行比较，并将差值放大，从而控制PWM（脉宽调制）信号的占空比，最终实现对输出电压的精确调节。
VR
一个周期性固定的斜坡幅度的锯齿波信号，由振荡器电路产生，包含一个定时电容和一个定时电阻，它们决定了锯齿波的频率和斜率。
VR充电与放电过程
充电阶段：当定时电容充电时，其电压线性上升，形成了锯齿波的上升沿。
放电阶段：一旦电容电压达到一定阈值，它会迅速放电，形成锯齿波的快速下降沿，然后循环重复。
频率与斜率控制
频率调节：通过改变定时电容和定时电阻的值，可以调节锯齿波的频率，从而影响PWM信号的频率。
斜率调整：斜率由定时电容的充电速率决定，这通常与充电电流有关，也可以通过改变外部元件来调整。
在许多开关电源IC中，振荡器电路被集成在芯片内部，简化了外围电路的设计。一些先进的设计还包括温度补偿功能，确保在不同温度下锯齿波的频率和斜率保持稳定。
PWM COMP（PWM比较器）
PWM比较器的作用是调节和控制功率开关管的导通与关断时间，是根据误差放大器的输出信号与一个周期性的锯齿波信号进行比较，产生PWM（脉宽调制）信号，该信号决定了功率开关管的导通时间（即调整占空比）。
当输出电压因负载变化而偏离设定值时，误差放大器会调整其输出，PWM比较器据此改变占空比，以恢复正常输出电压。
OSC（振荡器）
开关电源内部的OSC即振荡器，是用于产生PWM（脉宽调制）信号的关键组件。振荡器利用电容的充放电特性来形成锯齿波信号。通过与一个固定或可调的阈值进行比较，将锯齿波转换为方波信号，即PWM信号。这个PWM信号用于控制功率开关管的导通与关断。
LATCH（锁存器）
开关电源内部控制开关管的锁存器，也称为同步信号存储器或驱动器锁存器，其主要作用是确保控制电路的输出信号能够准确无误地传输到功率开关器件，如晶体管或mosfet等，并保持其状态稳定，尤其是在高频工作环境下。
1.2 电压模式的基本特性
电压模式的基本工作原理
电压模式通过将输出电压的采样值与参考电压进行比较，产生一个误差信号，该误差信号用于调节PWM信号的占空比。PWM比较器根据误差放大器的输出和锯齿波信号进行比较，产生PWM信号，该信号决定了功率开关管的导通和关断时间。（电压调节与输出电流无关）
电压模式的动态响应
当负载变化时，输出电压会发生变化，误差放大器的输出随之改变，进而调整PWM信号的占空比，以恢复输出电压。输入电压的变化同样会影响输出电压，电压模式通过调整占空比来适应这种变化，保持输出电压的稳定。
电压模式的优点
1）它属于闭环控制系统，且只有一个电压反馈回路（即电压控制环），电路设计比较简单；
2）在调制过程中工作稳定；
3）输出阻抗低，可采用多路电源给同一个负载供电。
电压模式的缺点
1)响应速度较慢。虽然在电压控制型电路中使用了电流检测电阻Rsense，但Rsense并未接入控制环路。因此，当输入电压发生变化时，必须等输出电压发生变化之后，才能对脉冲宽度进行调节。由于滤波电路存在滞后时间，输出电压的变化要经过多个周期后才能表现出来。所以电压控制型的响应时间较长，使输出电压稳定性也受到影响；
2）需另外设计过电流保护电路；
3）控制回路的频率补偿较复杂，闭环增益随输入电压而变化。
电压模式的适用场景
开关电源的电压模式控制在简单性、稳定性和成本效益方面具有优势，但在高频应用、快速负载变化和复杂系统适应性方面存在局限性。
二、具有电压前馈的电压模式
开关电源电压前馈是一种控制策略，用于改善电源对输入电压变化的响应速度和稳定性。开关电源在运行过程中，常常面临输入电压波动的挑战。传统的反馈控制系统虽然能够调节输出电压，但在应对突发的输入电压变化时，反应速度较慢。为了克服这一缺点，电压前馈控制被引入到开关电源的设计中。
电压前馈通过直接检测输入电压的变化，并快速调整开关管的占空比来稳定输出电压。具体来说，当输入电压突然增加时，前馈电路会立即感知到这一变化，并迅速减少开关管的导通时间，以抵消输入电压增加对输出电压的影响。这种直接的调整方式，显著提高了系统的响应速度，确保了输出电压的稳定。
2.1 电压前馈的实现
电压前馈技术是一种通过在输入电压变化时保持恒定的调制器增益来提高反馈回路的稳定性和瞬态响应的技术。该实现增加了斜坡进入比较器的斜率，因此COMP电压不必改变，以改变占空比。
● IKFF：前馈电流，由差值（VIN−3.5 V）和RKFF决定；
● I1：一个电流控制的电流源，它产生的电流等于IKFF电流的十分之一；
● V1：3.5V钳位，它将IKFF电流缩小为十分之一，并控制I1产生的电流。
● U1：误差放大器，改变电压，以控制占空比和保持调节；
● U2：从COMP电压和RAMP信号中生成PWM波形的比较器；
● U5：限制RAMP振幅为2V的比较器。如果进入C1的电流导致RAMP振幅在一个时钟周期内达到2V，U5的输出通过U6（或门）控制闭合放电开关SW2对C1进行放电；如果RAMP电压在一个时钟周期内没有达到2V，则由时钟GEN的输出通过U6控制闭合放电开关SW2对C1进行放电。
U7决定开关频率，由外部电阻器RRT设置。RAMP信号的电流由IKFF电流确定，即以IKFF按十分之一为斜坡电容器C1充电，该电流控制RAMP的斜率。在C1上的电压达到2V时通过SW2放电，或者由时钟周期控制放电（RAMP电压在一个时钟周期内没有达到2V）。C1放电后，直到时钟GEN信号下降，才开始充电。
2.2 前馈电压模式的基本特性
理想的电压前馈波形
● PWM1：在输入电压VIN1下的占空比，它产生RAMP1；
● PWM2：在输入电压VIN2下的占空比，它产生RAMP2；
● VIN2=2VIN1
当输入电压VIN翻倍时，产生的IKFF电流增加导致RAMP2斜率翻倍，产生的占空比为PWM1的一半，如PWM2波形所示。
对输入电压的变化进行即时响应
RAMP的斜率跟随VIN变化（正比），PWM在改变占空比之前不必等待回路延迟，具有快速的输入瞬态响应。
相比电压模式的优点
1）快速响应输入电压变化：电压前馈能够立即响应输入电压的变化，从而消除延迟响应以及随着输入电压变化而发生的增益变化。在面对突发的输入电压波动时，电压前馈可以迅速调整开关管的占空比，维持输出电压稳定；
2）恒定环路增益：电压前馈通过输入电压与斜坡波形的比较，保持恒定的环路增益，从而实现对输入电压变化的瞬时响应。这为控制系统提供了更加稳定的工作条件；
相比电压模式的缺点
1）补偿设计复杂：输出滤波器给控制环路增加了两个极点，在补偿设计误差放大器时就需要将主导极点低频衰减，或在补偿中增加一个零点。这种复杂的设计和调校过程可能会增加开发的难度和时间。
具有电压前馈的电压模式的适用场景
具有电压前馈的电压模式控制由于其快速响应和高精度控制能力，在逆变器控制、电机控制、整流器控制等多个领域展现出强大的应用潜力。这种控制模式不仅能够提升系统的动态性能和稳定性，还能简化设计过程，降低开发难度。