一 通信电源趋势和传统控制模式电源的简介

我今天讲座的题目是

新一代通讯板上和服务器板上电源工作机理简介

以及设计的范例

那么我主要是集中在 D-CAP 和 D-CAPⅡ

这种控制模式的 DC-DC

下面我做一个自我介绍

我的名字是秦小虎

是 TI 北京办公室的 FAE

我主要是负责 TI 北京地区的电源产品的设计

以及消费类电子产品的设计

因此具有比较丰富的设计经验

我是04年加入德州仪器半导体有限公司的

是德州仪器半导体公司的技术委员会的委员

下面我们开始进入到正题

一共有六个部分

第一部分是通讯电源的趋势

和传统控制模式电源的简介

首先我们知道通讯板卡和服务器板卡上的电源趋势

是更高的功率密度和更快的动态响应

以及更低的电压上冲和下冲

效率也需要更好

那么最好不需要环路补偿

这样比较简单易用

同时在板子上面的面积会更加的小巧

那么这些要求

就促使我们必须要推出更加简单易用

而且是高效的电源产品

那么，我们先简单的介绍一下

传统的电源内部的控制架构

以电压模式的降压变换器为例

我们知道对于传统的降压变换器来说的话分为两大部分

第一部分就是我们看到的这个功率级

第二部分我们看到了

就是运放和 PWM 比较器组成的这种控制级

它的一个控制的或者它的一个工作的机理是指

当输出电压发生变化的时候

就必然会和运放的这个参考端进行比较

而产生了一个误差的误差电压 Vcomp

Vcomp 这个电压就会在这个

标准的锯齿波上面进行比较

透过这种 PWM 比较器

产生了一个脉宽可变的这么一个方波

从而去驱动功率级

来稳定我的这个输出

所以，传统的这种电压模式电压变换器

是非常简单易用的

这一块儿主要是

给大家展现一个传统的

降压变换器的一个详细工作的过程

我们首先可以看到

它的运放

也就是它的误差放大器这一块

它的误差放大器就是首先输出的这个电压

经过误差放大器通过这个参考进行比较

产生了一个误差电压

那么这个误差电压

就会被送到 PWM 比较器的同相输入端

同相输入端就会和一个标准的锯齿波发生器

产生的那个波形进行比较

从而产生了一个脉宽可动的方波

这个方波的经过我的内部 MOSFET Driver

直接送到了上管和下管

从而使得我的输出能够得到稳定

这种传统的方式所带来的一个问题是

当我的输出电压发生变化的时候

那么我首先要经过误差放大器放大

然后再送到 PWM 比较器里面进行比较

最终才能去响应我的输出电压的变动

而这样可能会带来一定程度的延迟

所以说它的动态响应相对来说

是会受到一定程度的影响

新一代的这种控制模式的产品

消除了刚才所说的一些不足的地方

我称这种控制方式叫做 D-CAP

直接从我的输出电容上面采集这种纹波电压

然后利用纹波电压来作为一个反馈量

从而实现我的脉宽调制的这种功能

可以看到在这一块儿只有我的一个 PWM 比较器

没有误差放大器

没有误差放大器所带来一个最大的好处

就是它不需要补偿环路的设计

这块儿刚才我说过了

是通过采集输出电容 ESR 上面的纹波电压作为反馈量

从而输送到我的反馈端上去

实现了一个脉宽调制

第三点就说是它有一个

自适应零点的检测

这种方式有点儿像

之前我们可能听说过的 ZVS 和 ZCS

也就是零点压转换或者是零电流转换这种技术

而这样所带来一个最大的优点

或者比较好的地方就是

它的功耗会非常的小

因为它是在电压为零

或者电流为零的状态之下

来进行开关管的导通和关断

从而使得开关管上面的损耗为零

从而使得开关管上面的损耗为零

总结一下这种拓扑所带来的一种好处就是

正常工作时候的频率会非常的稳定

由于消除了入口的运算放大器

从而使得我的复杂的动态响应会变得更加的快

同时没有运放所带来的好处是

不需要补偿电路设计

同时它的抗干扰或抗 Jitter 的性能会更好

自适应过零检测这个工作的方式

可以提高我的整个轻载的效率

我今天讲座的题目是

新一代通讯板上和服务器板上电源工作机理简介

以及设计的范例

那么我主要是集中在 D-CAP 和 D-CAPⅡ

这种控制模式的 DC-DC

下面我做一个自我介绍

我的名字是秦小虎

是 TI 北京办公室的 FAE

我主要是负责 TI 北京地区的电源产品的设计

以及消费类电子产品的设计

因此具有比较丰富的设计经验

我是04年加入德州仪器半导体有限公司的

是德州仪器半导体公司的技术委员会的委员

下面我们开始进入到正题

一共有六个部分

第一部分是通讯电源的趋势

和传统控制模式电源的简介

首先我们知道通讯板卡和服务器板卡上的电源趋势

是更高的功率密度和更快的动态响应

以及更低的电压上冲和下冲

效率也需要更好

那么最好不需要环路补偿

这样比较简单易用

同时在板子上面的面积会更加的小巧

那么这些要求

就促使我们必须要推出更加简单易用

而且是高效的电源产品

那么，我们先简单的介绍一下

传统的电源内部的控制架构

以电压模式的降压变换器为例

我们知道对于传统的降压变换器来说的话分为两大部分

第一部分就是我们看到的这个功率级

第二部分我们看到了

就是运放和 PWM 比较器组成的这种控制级

它的一个控制的或者它的一个工作的机理是指

当输出电压发生变化的时候

就必然会和运放的这个参考端进行比较

而产生了一个误差的误差电压 Vcomp

Vcomp 这个电压就会在这个

标准的锯齿波上面进行比较

透过这种 PWM 比较器

产生了一个脉宽可变的这么一个方波

从而去驱动功率级

来稳定我的这个输出

所以，传统的这种电压模式电压变换器

是非常简单易用的

这一块儿主要是

给大家展现一个传统的

降压变换器的一个详细工作的过程

我们首先可以看到

它的运放

也就是它的误差放大器这一块

它的误差放大器就是首先输出的这个电压

经过误差放大器通过这个参考进行比较

产生了一个误差电压

那么这个误差电压

就会被送到 PWM 比较器的同相输入端

同相输入端就会和一个标准的锯齿波发生器

产生的那个波形进行比较

从而产生了一个脉宽可动的方波

这个方波的经过我的内部 MOSFET Driver

直接送到了上管和下管

从而使得我的输出能够得到稳定

这种传统的方式所带来的一个问题是

当我的输出电压发生变化的时候

那么我首先要经过误差放大器放大

然后再送到 PWM 比较器里面进行比较

最终才能去响应我的输出电压的变动

而这样可能会带来一定程度的延迟

所以说它的动态响应相对来说

是会受到一定程度的影响

新一代的这种控制模式的产品

消除了刚才所说的一些不足的地方

我称这种控制方式叫做 D-CAP

直接从我的输出电容上面采集这种纹波电压

然后利用纹波电压来作为一个反馈量

从而实现我的脉宽调制的这种功能

可以看到在这一块儿只有我的一个 PWM 比较器

没有误差放大器

没有误差放大器所带来一个最大的好处

就是它不需要补偿环路的设计

这块儿刚才我说过了

是通过采集输出电容 ESR 上面的纹波电压作为反馈量

从而输送到我的反馈端上去

实现了一个脉宽调制

第三点就说是它有一个

自适应零点的检测

这种方式有点儿像

之前我们可能听说过的 ZVS 和 ZCS

也就是零点压转换或者是零电流转换这种技术

而这样所带来一个最大的优点

或者比较好的地方就是

它的功耗会非常的小

因为它是在电压为零

或者电流为零的状态之下

来进行开关管的导通和关断

从而使得开关管上面的损耗为零

从而使得开关管上面的损耗为零

总结一下这种拓扑所带来的一种好处就是

正常工作时候的频率会非常的稳定

由于消除了入口的运算放大器

从而使得我的复杂的动态响应会变得更加的快

同时没有运放所带来的好处是

不需要补偿电路设计

同时它的抗干扰或抗 Jitter 的性能会更好

自适应过零检测这个工作的方式

可以提高我的整个轻载的效率