三種電源控制拓撲的優(yōu)劣

基于遲滯的控制

許多控制拓撲從根本上說(shuō)都是遲滯的，但其包含了其他旨在克服頻率變化和其他純遲滯拓撲局限性的電路。例如，它們包括D-CAP、D-CAP2、COT、具有ERM的COT和DCS-Control拓撲。本文僅分析和比較DCS-Control 4及相似器件。

根本上說(shuō)，DCS-Control（采用至節能模式的無(wú)縫轉換的直接控制）是一種遲滯拓撲，但其融合了電壓模式和電流模式的某些特性（圖3）。和在電壓模式控制中一樣，遲滯比較器將一個(gè)誤差放大器的輸出與一個(gè)鋸齒波形進(jìn)行比較。


圖3：在基于遲滯的DCS-Control拓撲中，誤差放大器和內部VREF與電壓模式控制中的相同，而遲滯比較器則取自遲滯拓撲。導通定時(shí)器（on timer）是基于遲滯的拓撲所特有的

該鋸齒波并非產(chǎn)生自某個(gè)時(shí)鐘，而是通過(guò)一個(gè)與輸出電壓直接相連的特殊電路產(chǎn)生在VOS輸入引腳上。實(shí)質(zhì)上，遲滯比較器仍然具有一個(gè)通過(guò)該VOS引腳至輸出電壓的直接連接，并接入了一個(gè)高增益誤差放大器以提供非常優(yōu)良的輸出電壓設定點(diǎn)準確度。

除了將取自遲滯和電壓模式拓撲的遲滯比較器與誤差放大器加以組合之外，DCS-Control還運用了一種導通時(shí)間電路以控制開(kāi)關(guān)頻率。最后，內置了必需的環(huán)路補償功能電路以實(shí)現穩定性。

DCS-Control的主要優(yōu)點(diǎn)是可保持遲滯轉換器非?？斓乃矐B(tài)響應以及電壓模式轉換器的輸出電壓準確度，同時(shí)克服了這兩種拓撲其他的關(guān)鍵缺陷，即：緩慢的響應時(shí)間、有限的控制環(huán)路帶寬和頻率變化。

由于VOS引腳提供了輸出電壓的直接控制，因此輸出電壓的任何變化都將直接通過(guò)控制環(huán)路傳播，而不會(huì )受到誤差放大器帶寬的限制。這將大大加快瞬態(tài)響應速度。

就目前的DCS-Control實(shí)施方案而言，其主要缺點(diǎn)是無(wú)法同步至一個(gè)時(shí)鐘。作為一種基于遲滯的拓撲，其并未提供時(shí)鐘輸入信號，而是提供了一個(gè)在各種工作條件下變化極小的受控開(kāi)關(guān)頻率。在某些場(chǎng)合中，該變化小于電壓模式轉換器的時(shí)鐘頻率容差。

諸如DCS-Control等基于遲滯的拓撲其最佳的使用場(chǎng)合是那些會(huì )遭遇大的瞬變并需要極高輸出電壓準確度的應用。此類(lèi)應用包括為嵌入式或計算系統中的處理器內核供電，以及工業(yè)自動(dòng)化和汽車(chē)信息娛樂(lè )系統。

結論

對于不同的應用，“電壓模式”、“遲滯”和“基于遲滯”等三種主要的電源控制拓撲各有優(yōu)劣。雖然大多數電源工程師都習慣并樂(lè )于使用電壓模式控制，但遲滯和基于遲滯的拓撲卻能提供同類(lèi)最佳的瞬態(tài)響應，而且應當就諸如處理器內核供電等需要這種快速響應速度的應用對其做深入探究。由于每種控制拓撲都有數量極為龐大的設備在使用，因此意味著(zhù)對于幾乎所有的應用而言都很可能有一種最優(yōu)的電源解決方案。

參考文獻

1. Robert Mammano，開(kāi)關(guān)電源拓撲：電壓模式與電流模式的比較，設計筆記（SLUA119），Unitrode，1994年

2.采用2 x 2 SON封裝的3 MHz 2A降壓型轉換器，數據表（SLVS833B），德州儀器，2013年11月

3. LM3475遲滯PFET降壓型控制器，數據表（SNVS239B），2013年3月。

4. Chris Glaser，高效率、低紋波DCS-Control提供無(wú)縫的PWM /節能模式轉換，模擬應用雜志（SLYT513），德州儀器，2013年第三季度