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，DCS-Control（采用至節(jié)能模式的無縫轉(zhuǎn)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，遲滯比較器將一個誤差放大器的輸出與一個鋸齒波形進行比較。


圖3：在基于遲滯的DCS-Control拓撲中，誤差放大器和內(nèi)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(dǎo)通定時器（on timer）是基于遲滯的拓撲所特有的

該鋸齒波并非產(chǎn)生自某個時鐘，而是通過一個與輸出電壓直接相連的特殊電路產(chǎn)生在VOS輸入引腳上。實質(zhì)上，遲滯比較器仍然具有一個通過該VOS引腳至輸出電壓的直接連接，并接入了一個高增益誤差放大器以提供非常優(yōu)良的輸出電壓設(shè)定點準確度。

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(dǎo)通時間電路以控制開關(guān)頻率。最后，內(nèi)置了必需的環(huán)路補償功能電路以實現(xiàn)穩(wěn)定性。

DCS-Control的主要優(yōu)點是可保持遲滯轉(zhuǎn)換器非?？斓乃矐B(tài)響應(yīng)以及電壓模式轉(zhuǎn)換器的輸出電壓準確度，同時克服了這兩種拓撲其他的關(guān)鍵缺陷，即：緩慢的響應(yīng)時間、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控制環(huán)路傳播，而不會受到誤差放大器帶寬的限制。這將大大加快瞬態(tài)響應(yīng)速度。

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

諸如DCS-Control等基于遲滯的拓撲其最佳的使用場合是那些會遭遇大的瞬變并需要極高輸出電壓準確度的應(yīng)用。此類應(yīng)用包括為嵌入式或計算系統(tǒng)中的處理器內(nèi)核供電，以及工業(yè)自動化和汽車信息娛樂系統(tǒng)。

結(jié)論

對于不同的應(yīng)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(shù)電源工程師都習(xí)慣并樂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最佳的瞬態(tài)響應(yīng)，而且應(yīng)當(dāng)就諸如處理器內(nèi)核供電等需要這種快速響應(yīng)速度的應(yīng)用對其做深入探究。由于每種控制拓撲都有數(shù)量極為龐大的設(shè)備在使用，因此意味著對于幾乎所有的應(yīng)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，開關(guān)電源拓撲：電壓模式與電流模式的比較，設(shè)計筆記（SLUA119），Unitrode，1994年

2.采用2 x 2 SON封裝的3 MHz 2A降壓型轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)表（SLVS833B），德州儀器，2013年11月

3. LM3475遲滯PFET降壓型控制器，數(shù)據(jù)表（SNVS239B），2013年3月。

4. Chris Glaser，高效率、低紋波DCS-Control提供無縫的PWM /節(jié)能模式轉(zhuǎn)換，模擬應(yīng)用雜志（SLYT513），德州儀器，2013年第三季度