电流模式控制（CMC）在近年非常流行，主要优势是只需通过COMP电压箝制即可实现内在的逐周期电流限制。图1显示了一种峰值CMC降压转换器的框图，可以用它来解释各种OCP方案。

图1 CMC降压转换器框图

实现电流限制需要获得电感器电流信息。最常用的电流检测方案包括电阻器电流检测、电感器DCR电流检测、功率MOSFET RDSon电流检测和SenseFET电流检测。其中，SenseFET电流检测由于精度高和功率损耗低到可以忽略不计。SenseFET电流检测基于匹配器件原理，其中电流被分成功率FET和SenseFET，大小与其阻值成反相关。通常采用非常高的功率FET阻值- SenseFET阻值比率，这是因为SenseFET电流只是功率 FET电流的一小部分。因此，可以使用信号电平电阻器来检测电流而不产生显著的功率损耗。以下是峰值电流限制和反向电流限制的介绍。

在峰值CMC降压转换器中，开关周期由时钟信号开启。然后高边开关导通，电感器电流开始斜坡上升。随后检测电感器电流并与控制信号（VCOMP）比较。当电感器电流达到VCOMP时，高边开关关断，这时电感器电流下降，直到下一个开关周期开始。通过VCOMP箝制可将峰值电感器电流限制在期望水平。图2显示的是正常和电流限制工作模式下的电流波形。

图2. 正常和峰值电流限制工作模式

理论上一旦电感器电流达到峰值电流限制阈值，高边开关导通脉冲就会立即终止，以使电感器电流低于峰值电流限制阈值。但实际PWM控制器通常具有最小导通时间限制。在时钟信号开启新的开关周期后，高边开关关断之前必须在不少于最小导通时间的一段时间内保持导通，即使电感器电流已达到峰值电流限制阈值也不例外。

在短路故障事件中，极低输出电压会导致电感器电流在高边开关关断时间内缓慢衰减。降压转换器必须在非常小的占空比条件下工作，以确保电感器电流低于峰值电流限制阈值。如果控制回路要求的导通时间小于最小导通时间，则控制器仍然会保持高边开关导通最小导通时间。因此，电感器电流在通过每个开关周期时持续增加，最终超出可编程峰值电流限制阈值。可以采用两种不同的方法来防止这种由于最小导通时间限制而造成的电流失控：实施谷值电流限制电路，和/或开关频率折返（foldback）功能（作为对峰值电流限制的补充保护）。

谷值电流限制：

提供额外一层保护。可以通过在低边开关导通时检测电感器电流来实施谷值电流限制。如果在开关周期结束时所检测的电流超过谷值电流限制阈值，则高边开关将跳过下一个周期并保持关断状态，直到电流衰减到低于谷值电流限制阈值。从而可避免前面讨论的由于最小导通时间导致的电流失控情形。图3显示的例子解释了这种保护机制。

图3电流限制和谷值电流限制

开关频率折返：

这是消除在短路故障事件中由于最小导通时间而造成的电流失控风险的另一种有效方案。当检测到过流事件时，峰值电流限制电路会限制占空比，从而减小输出电压。当反馈电压和/或导通时间低于编程好的阈值时，频率折返功能会降低开关频率。通过降低频率来满足苛刻的占空比要求可以实现更长的导通时间。使频率保持足够低的水平（使得要求苛刻的导通时间大于最小导通时间）即可避免电流失控情况。降低频率还会实现更大电感器电流纹波和更低的输出电流。频率将在短路事件消除后自动恢复到正常值。

在具有二极管整流的非同步降压转换器中，电感器电流始终为正。相反，当同步降压转换器在强制连续导电模式（FCCM）下工作时，电感器电流可沿任一方向流过低边MOSFET。如果输出电压意外上升到超过输出设置点，则将有一个大的负电流从VOUT流向PHASE节点，并通过低边MOSFET流向地面。过大反向电流还会导致稳压器故障。

如上文所讨论的，峰值电流限制和谷值电流限制只能限制正向电流，但不能限制反向电流。这时就需要额外的反向电流限制电路。在有反向电流流过低边MOSFET，并超过预设的反向电流限制阈值时，强制关断低边MOSFET

逐周期电流限制通过将最大电流限制在预设水平，提供迅速的第一级保护。在连续最大电流条件下工作的开关稳压器会面临温度大幅上升，有些情况下甚至可能达到热关断阈值。发生这种情况时，热关断保护电路将关断开关稳压器，防止其受损。当稳压器关断时，温度逐步下降。在稳压器充分冷却后，自动从热关断状态中恢复。在持续故障事件中，稳压器在峰值电流限制和热关断之间循环，这会对电源的长期可靠性带来损害。这时应当考虑二级保护机制（打嗝模式或闭锁模式），以消除这个顾虑并改善MTBF。

打嗝模式保护：

这种保护通常用逐周期峰值电流限制和周期计数电路来实现。在检测到过流事件时启动打嗝工作模式。逐周期限制电路随即做出反应限制峰值电流。然后周期计数电路对开关周期计数。在一定数量的连续周期过后，开关稳压器关断一定时间，然后尝试再次启动。如果过流事件已消除，则开关稳压器将启动并回到正常工作状态。否则，它将检测到另一个过流事件并再次关断，并重复之前的循环。

如图4所示，在持续故障条件下，稳压器的工作时间只占打嗝周期的一小部分。在打嗝模式期间，功率损耗和温度都低很多。因此，与仅采用逐周期电流限制的稳压器相比，电源可靠性得到了提升。

图4. 持续故障条件下的打嗝模式OCP

闭锁模式保护：

像逐周期电流限制方案一样，打嗝模式OCP也使稳压器能在故障消除后重新启动。虽然自动恢复功能在许多应用中很受欢迎，但闭锁模式保护在其他一些应用中更受青睐，例如在电池供电系统中用于防止电池电量在持续故障条件下耗竭。如图5所示，闭锁模式保护会关断稳压器，并在检测到过流事件时将其锁定。重新启动稳压器需要打开ENABLE或 VIN。

图5. 闭锁模式OCP

不同电源的OCP功能应当根据其实际应用要求做出合适的选择。逐周期峰值电流限制通过限制电感器峰值电流提供快速保护，为避免峰值电流限制由于最小导通时间限制而失效，可考虑采用附加的谷值电流限制，以及频率折返功能，反向电流限制可防止大的负灌电流。第二级打嗝模式保护可通过减小功率损耗和降低温度升幅来提升系统可靠性。如果在持续故障条件下不需要自动恢复特性，应当选择闭锁模式保护。

集成式的LPS都内置OCP电路，以实现过电流或过功耗的保护，不同的电源厂商可能采用不同的保护方案。来自爱浦的模块电源具有内部峰值电流限制、谷值电流限制和反向电流限制功能，提供全面的电流保护功能。此外，我们还根据不同的需求应用频率折返功能，以及打嗝模式和闭锁模式保护选项，来全面地提升系统可靠性。