深入了解自适应定时控制模式

你（们）好 欢迎观看开关稳压器的电源设计小贴士。

在本节课程中、我将概述最常见的固定频率控制拓扑、

并深入探讨自适应导通时间控制模式以及 D CAP 的工作原理。

我是 Tahar alag、

是 Texas Instruments 的应用工程经理。

这是本次演示的议程。

传统控制固定频率概述。

我将谈一谈两种类型的电压模式控制电流模式控制、

即真正感应和仿真的电流模式控制器。

然后、我将开始深入研究并讨论恒定导通时间控制基础知识、

然后讨论D 电容器控制架构、

然后讨论D 电容器从 D 电容器演变为 D 电容器二、 D 电容器三和 D 电容器四。

并讨论每种解决方案的所有改进和优势。

最后、我将提供一个控制 MOD 比较表、供您

将来使用。

电压模式控制是过去

20 年或更长时间以来一直使用的首批

原始控制拓扑之一。

它的工作方式非常简单。

基本上、我们通过反馈电阻将输入

电压信息输入到控制器中。

该电压、即我们所说的反馈电压、

将使用电压误差放大器与控制

器内部的基准电压进行比较。

在这里、我们将得到控制 V 控制电压。

使用该电压、然后将其与控制器的 V RAMP 进行再次比较。

并根据 VRAM 和 V control 之间的差值、

将决定开关节点的持续时间或 T on 时间。

请记住、这是一个固定频率控制器。

因此、它们始终以固定

频率触发的脉冲 T 基本上始终以相同的时间触发。

这里唯一会不同的是 T on 的持续时间。

此控制器没有 LC 谐振补偿。

基本上、我们必须有一个外部补偿。

对于电压模式、必须是三类补偿。

电流模式控制。 它也是固定频率。

它在某种程度上与电压模式控制器类似。

这是其中的简要演示。

如您所见、我们仍然以相同的方式

通过反馈电阻器将输出电压

测量到反馈网络中。

我们使用的拓扑或架构与电压模式完全相同。

基本上、我们测量反馈并将其与基准进行比较、

然后通过电压放大器将其发送给我们以提供控制电压。

现在电流模式和电压模式

之间的唯一区别是、在斜坡中、我们将电流

检测信息添加到斜坡中、

方法是对功率级上的电流进行采样或检测。

然后就可以了。 好、就是这。 它有不同的

风格。 因此、您可以使用峰值电流模式、平均内核模式

和谷值电流模式检测。

基本上这就是它的样子。

我们有一个斜坡、您将

电流检测信息添加到该斜坡中。

这是正确的道理。基本上感测到的信息

就是真实的电流信息。该器件的唯一缺点是、由于电感器电流、

对平均值存在限制。

对于真实感应信息、

我们基本上必须尊重一些传播导通时间传播延迟、

因为信息并非准时到达。

还因为这是真实信息。 因此、

在检测过程中存在某种噪声或尖峰、我们必须提供某种消隐时间。

所以将所有这些信息相加。

因此、由于平均 Ton 受限。

通常我会说两 9 到大约 90 纳秒。

与电流模式相比、该方法的另一个优点是不需要类型。

它需要第三类。

补偿只需要第二类补偿。 所以基本上

这是更少的外部炸弹,当我们比较它与电压模式比较。

例如、我们有 TPS 546 20、其平均

音调约为 9094 纳秒至 135 纳秒。

解决这个问题、特别是噪声

噪声噪声以及由电感器引起的电流检测元件捕获的尖峰、

因为它是真实的电流信息

以及自身的传播延迟。

UM、 我们将使用仿真电流模式控制器、

而非真正检测到的控制器。

除了独立于电感

器纹波和斜坡之外、它与完全相同的拓扑结构。

现在它会根据 v n 而变化、然后根据占空比进行仿真电流复位。

由此、基本上我们有存储器和电流。

因此我们有当前添加到 RAM 中的存储器信息。

再说一次、它和它的真正意义是一样的、它可以是峰值、

可以是平均值、可以是排量、它不需要第三类。

它只需要第二类补偿。

嗯、它和以前一样具有碰撞角度的优势。

现在、我们使用它求解的是、我们基本上

降低了 TPS 5436 20uH

等最小 t ON、

它可能会低至 30 纳秒、因为该仿真电流

在测量中没有这些峰值和噪声。

有些器件通过引脚搭接或数字 PM SMBus 或

I2C 提供斜坡选择选项。

当发生这种情况时、

您唯一需要注意的是谷值、峰值还是平均值。

您需要始终注意 UM、

斜坡的选择并遵循数据表。

否则、最终会出现我们所说的次谐波振荡、

此时将会出现双脉冲或三脉冲。出现这种情况的原因是、

当您选择斜坡时、并非如此。

或者以错误的方式选择斜坡。

你不是孤单的。您无法让电感器

有足够的时间返回到其谷值。

嗯、所以要小心。

否则会出现次谐波振荡。

这是一个很好的图。 它应该如何看起来像电流

谷值电流始终返回到其电感器电流返回到谷值

并正确选择斜坡的位置。

在这里、它不是采用双拉的情况。

现在、我们了解了固定频率、电压、电压模式和电流模式。

让我们深入了解恒定导通时间并讨论 DCAP。

第一个自适应恒定导通时间。

从电压检测的角度来看、

它的工作方式与电压模式相同。

因此、我们通过分压器获取输出电压信息、

或通过反馈网络直接检测输出电压信息、

然后将其发送到高速比较器。

然后将该电压与基准电压进行比较。

然后我们设置信息。

我们基于这些信息生成一个脉冲。

这是它的表示形式。

基本上就是您从纹波的角度看到

输出电压上升和下降的地方。

然后每次输出电压超过 Vref 时。

我们生成一个脉冲、然后记住它是恒定导通时间。

因此导通时间始终相同。

所以输出电压 一旦我们产生脉冲、

电感器中就会有能量进入。

最终输出电压将上升。

然后、由于在该 T on 时间结束后存在负载、

开关节点变为零、然后输出电压降低。

一旦达到 Vref、我们就会生成另一个脉冲。

这不是我们所说的固定频率。

我们会根据需要生成脉冲。

每次输出电压超过或降至 Vref 以下时、

我们都必须生成脉冲。

即恒定导通时间的优势。

控制器非常简单。

无需任何外部补偿。

然后是直接感应。

因此、我们直接检测输出电压、它能够快速响应、从而响应负载。

因为我们总是以信息为基础、

所以我们总是以

根据输出电压生成 POST 为基础做出决定。

例如、假设有一个负载阶跃。

因此每次有负载阶跃时、输出电压将降低。

然后、一旦环路发现

或检测到输出电压降至低于 Vref、我们就会生成脉冲发生器脉冲、

如果输出电压仍低于、则会生成另一个脉冲。

因此、基本上我们会根据

在这种情况下由负载决定的输出

电压信息增加脉冲数或基本上增加开关的开关频率。

这是非常快的响应。

它对负载的响应非常快。

恒定导通时间的瞬态缺点。

正如我之前提到的、这不是一个固定频率。

频率变化很大、可以在整个位置进行调整。

需要这个基元常量导通时间。

它需要通过 ESR 实现输出电压纹波。

是的。 我们将在接下来的幻灯片中讨论不同的 DCAN。

以及输出纹波的影响。

DDC。 这取决于您的 ESR 大小和这里的纹波大小。

可能会影响直流电平或调节电平。

关于去电容器控制器架构。

自适应导通时间。 我们稍微稳定一下。

产生 T on、

或我们所说的导通时间发生器（通过 RC 电路）来确定频率。

基本上就是 T on 电压、即 T on 时间。

具体取决于输出电压、

输入电压和导通时间发生器的 RC。

这可以使频率稳定一点。

因此、基本上频率变化不大。

这就是我们所说的准固定频率。

UM、因此每个 TSN 持续时间都是根据 v in VOUT

和开关频率计算得出的。

UM、这样做的缺点是输出电压需要纹波。

与自适应系统相同、应该是恒定导通时间。

这可以通过 ESR 来实现。

所以基本上需要输入某种 ESR 信息。

此外、我们预计在 LC 越小时会发生一些抖动。

因此、当您有 LC 时、始终会有与之相关的抖动。

当然、对输出电压、噪声很敏感、因为它直接检测、很简单。

它直接检测输出电压。因此对于输出、

如果噪声在带宽范围内、环路会对其做出反应。

还有 Vout、输出电压具有一定的失调电压。

取决于 Vfb 纹波。

我们在上一张幻灯片中谈到了这一点。

现在的问题是为什么恒定导通时间和 D 电容器需要 ESR。

此处的电路代表一个新控制器的 LC 电路。

我们有电感器。然后是具有电容

元件和 ESR 元件的输出电容。

下面这里基本上显示了 ESR

导致的输出电压纹波和电容

容容分量导致的输出电压纹波的代表性示意图。

每次开关节点变为高电平时、

元件、输出电容纹波的 ESR 分量

都会立即变为高电平、因此没有延迟。

中的元件。

而您看一下它的输出电容分量。

例如、在这里、我有、这里的箭头、

基本上开关节点会下降、然后需要一些时间。

输出电容纹波需要延迟时间才能下降。

在这里可以看到、它几乎已经过了一半、

输出电容、输出电容、输出电压电容分量都在不断增加。

因此、在我们尝试调节环路时、

这会导致问题。

这是一个 ESR 小、电容大的图。

基本上这里会发生什么。

您可以看到、由于我刚才在上一张幻灯片中介绍的延迟、

环路会产生多个双三脉冲、并且认为

输出电压仍在衰减。

但事实并非如此。

由于具有延迟的电容分量、输出电压衰减、

因此环路将保持三脉冲或

双脉冲以尝试使其稳定。

然后、一旦输出电压开始恢复、它就会停止脉冲。

这并不稳定。

而在第二种具有足够 ESR 的情况下。

因此每次产生脉冲时、

输出电压都会立即对脉冲做出反应、因为没有延迟。

现在输出电压有两项信息、没有延迟信息。

这样、环路就更加稳定。

这就是我们需要 D 电容器和恒定导通时间的 ESR 元件的原因。

因此、我将讨论 D 电容器 1、

D 电容器2 和 D 电容器 3、 以及我们如何从这个角度进行演变。

这是一个 D cap 瞬态响应示例。

那么、左侧的这张图表示增加了。

负载突然增加。

随着负载增加、输出电压基本上会立即降低。

因此、请记住、与比较器相比、输出电压直接馈送到。

然后我们立即做出决定。

因此、一旦它检测到输出电压降低、我们就会

立即生成导通时间。 我们生成了一个。

在这里我们再生成一个。

我们在这里生成了另一个。

您可以看到输出电压立即开始恢复。

然后在恢复后、它回到稳定状态。

但事实恰恰相反。

我们在这里转储了负载。

我们从某个水平转储到零。

然后、它的作用是一旦您这样做、

输出电压就会增加过冲、对吧？

因此、一旦输出电压过冲

并且环路检测到它将停止开关、

在输出电压稳定之前、它不会产生 T ON 时间。

这就是我们在这里看到的。

您可以看到我们创建的最后一篇帖子在这里。

之后、我们让电感器衰减、

因为我们检测到存在输出电压、

需要输出电压过冲。

我们需要让环路消耗它、以便使环路下降。

也可以将输出电压降至需要的位置。

因此、与固定频率相比、DCAP的负载

瞬态响应非常好。

现在我们讨论了 DCAP 的 ESR 和 ESR 要求。

一种对自身去耦的方法、

或者解决此 ESR 问题的一种方法是在 DCAP

和纹波注入电路上创建纹波注入电路。

基本上、它通过 RC 电路感测电感电流、

然后通过滤波器将电感电流传输到反馈网络中。

通过这种方式、我们基本上在不依赖

于ESR的情况下向环路提供电流信息。

因此可以通过外部纹波注入在 D 电容器上实现这一点。

但如果您使用 D 电容器 2、则会将其集成在器件本身

内部或控制器本身内部。

这就是 D 电容器 2 的优势。

因此、下一代 D cap 2 不

需要输出电容的 ESR 信息。

基本上、您可以使用 ESR 非常小的陶瓷输出电容器。

环路将自行处理、

因为它上有内部纹波注入电路。

这种方法的缺点是、

由于我们通过内部纹波注入的电流

检测元件提供了纹波信息、因此会产生失调电压。

这里有一个例子。

基本上有 D cap 2。

然后、将它与 D CAP 3

进行比较、我们从 D CAP 3 角度解决了该问题。

可以看到存在偏移。

因为正如我之前提到的、我们总是在进行测量。

我们始终根据输出电压的值

决定是否生成脉冲。

在这种情况下、输出电压纹波不依赖于

ESR 的输出。

正如我之前提到的、它取决于

通过内部纹波注入馈送的电流信息。

这是集成的、可能会导致耳部发生偏移。

我们正尝试将电压调节到 1.2 左右。

取决于负载信息。

取决于您的运行模式。 您可以在 D-CAP 3 中创建一个偏移。

我们解决了这一问题。我们通过创建积分器或采样保持该偏移

（以根据负载偏移输出电压）来求解 D CAP 三中的这种偏移。

这是一个很好的例子。

左侧是 D cap 2。

右侧是 D CAP 3。

以左侧为例、当我们在轻负载下以重负载运行时。

然后、一旦负载本身发生变化、我们就会产生失调

电压、因为纹波现在会发生变化。

电流信息不断变化、从而为环路产生偏移。

而在 D CAP 3 中、由于我们有该积分器或采样保持负载、

因此输出电压始终恢复到它

应该与纹波无关的位置。

好的。 我们来谈谈 D CAP 3 上的 RC 时间常数斜坡仿真。

该电路非常简单、如此处的电路所示。

基本上、我们使开关节点导通。

当开关节点打开时、电流会流经 RC 电路、

然后基本上对斜坡充电、电压

将由电路看到。

可以在这里看到、开关节点处于打开状态。 它为斜坡充电。

然后、一旦开关节点关闭、它就会反向放电。

基本上、表示 D cap 3 斜坡的公式如

该公式所示、其中该公式对输出电压有一定的依赖性。

基本上、有一个固定的 RC。

如果它有引脚搭接、我们可以在可能的情况下调整这个 RC。

但它依赖于输出电压、开关频率和占空比。

这样不仅有自己的优点、

而且也取决于输出电压。

基本上、斜坡将对瞬态响应产生影响、

尤其是在输出电压较高时。

我们将尝试解决这个问题。

基本上、正如我之前提到的、

对 D CAP 3 输出电压的依赖会影响瞬态。

但是、在 D CAP 4 中、我们通过解决该问题。

通过始终确定流入电容器的电流

大小和放电的电流大小。

从而消除对输出电压的依赖。

D-CAP 的斜坡幅度与输出电压无关。

这是 D CAP 3 的改进、尤其是在针对更高

输出电压的瞬态响应期间。

如果我们比较输出电压（例如

1伏）与输出

电压为 5 伏的瞬态响应。

由于输出电压是无关的、

因此 D CAP 4 有了这种改进。

D 4 中的仿真 ESR 可以用此公式表示、

其中基本上是我将在上一张幻灯片中讨论的相对

于 V REF 的斜坡。

存在某种增益、然后与占空比

和开关频率也有关系。

这就是它在 D cap 生成阶段中的 ESR 仿真器的工作原理。

我们甚至在第二代

产品上做了更多改进、因为第二代甚至消除了对反馈分频器的依赖。

因此完全没有反馈依赖性、

并且它与第二代 D CAP 没有占空比依赖性。

这使我们对占空比产生了更多的依赖性。

基本上、斜坡生成

或仿真 ESR 完全独立于输入电压的输出电压、

甚至是占空比。

这可以改善瞬态以及实现

特定瞬态响应要求所需的输出电容器数量。

我们使用到目前为止学到的所有知识、并将其应用到工作台上。

我们做了几个实验。

第一种是在一个 V OUT 800kHz 开关频率下具有低输出电压 12V CV。

然后、我们使用基线 C OUT 来处理 220 微法拉

的大容量杯子和 7 个 22 微法拉的陶瓷电容器。

然后、我们使用了 D CAP 3、它是 TPS 54 AB 28。

我们以 10 安培/微秒的速率施加了 5 至 15 安培的负载。

我们能够实现大约 90 毫伏的基线凸点。

第二个实验也在进行相同的调查。

我们实际使用了 D 电容器来表示 TPS 54 C 23。

然后我们减小了基线的输出电容。

我们去除了 202 个 22 微法拉陶瓷电容器中的两个。

我们执行了完全相同的负载阶跃。 并且压摆率相同。

在 D DCAN 三 D eCAP 三本中、

我们能够减少大约 10 毫伏的电压。

然后、我们甚至减小了输出电容、

看看通过减小输出电容可以达到多远。

我们移除了其中四个而不是两个、

然后与 D 电容器三相比、我们仍然

实现了非常好的瞬态响应。

因此、在输出电压为 1 时、我们能够

使用 D CAP 4 中的四个陶瓷电容器和 D CAP 3

中的一伏输出实现更好的瞬态响应。

我们做的第二个实验是增大输出电压、我们做了与之前相同的实验、

使用 TPS 54 的 D CAP 3、 AB 2328 和同样的 15 安培、

5 至 15 安培（以 10 安培/微秒的速度）。

我们能够实现 161mV 的电压、基线凸点为两倍、

220 微法拉和 7 个 22 微法拉的陶瓷电容器。

现在对 TPS 50 4K 的 D 4 进行了同样的实验、

测试结果显示结果为 23 微法拉、我们减小了一个 220

微法拉的大容量电容器块和两个 22 微法拉的陶瓷电容器。

我们确实施加了相同的负载、并且能够达到 100、仅 120mV。

最后、我们进一步减少了陶瓷电容器的数量。

从低瞬态的角度来看、我们仍然很有竞争力。

因此、我们可以通过

此实验了解到、 D CAP 4 在输出电压为 3.3V 时具有更好的瞬态响应（

采用 201 个大容量电容器之一和减少三个陶瓷电容器）、

而 D CAP 4 具有更好的瞬态响应。 TI 和 Texas Instruments

在 DCAP 4 中提供的一些器

件具有一些使用 PMBus 的可编程设置。

通常、我们提供 RAM 设置、因此您可以使用

IPM 总线将斜坡设置为更低或更高、

具体取决于需求以及对输出

电压输出对噪声的敏感度。

同样也可以帮助设置带宽、

还可以帮助您发送更大的斜坡以实现更少的抖动。

因此、请记住环路的灵敏度。

如果您想要更少的抖动、

则需要通过增益和斜坡

进行控制来减少抖动。

考虑环路中的噪声、尤其是对于遥感器件。

此外、我们还提供了一个集成工具、

可帮助您设置瞬态恢复时间。

在这里、我将提供一些有关最大带宽

和系统稳定性的指南。

在给定控制架构的情况下、

当您观察人体图时、您通常希望

看到相位约 45 度的交叉频率。

然后您还希望增益裕度增加约 10 分贝。

交叉频率与开关的开关取决于控制环路。

因此、通常对于 D 电容器二、三和四、

我们希望看到大约四分之一的开关频率。

我们将开关频率为 1MHz。

我们希望降电容器+的交叉频率小于 250kHz、

通常用于多相应用。

因此、对于固定频率（例如峰值电流模式和平均电流模式）、

您需要看到大约五分之一的开关频率、

在平均电流模式下、您还需要看到大约

五分之一的开关频率。

您需要研究的是需要小于 I loop 一半的环路、

以及开关频率的大约六分之一的环路。

此表提供了一些有关您希望

在应用中使用哪个控制环路的指南。

因此、我们在此处

从频率行为可预测性中列出了固定频率和控制常数导通时间控制。

可预测性。 现在我们都知道、

当您尝试获得一个固定的频率范围时、固定频率是理想的选择。

行为恒定导通时间是准固定频率。

频率可以根据法律发生变化。

进行同步。

此外、您希望使用固定频率、

因为频率是固定的。 因此、您可以同步不同的

器件、也可以使用 SYNC 引脚在外部同步器件。

这在恒定导通时间下是不可能实现的。

但在恒定导通时间内、瞬态响应通常较快、

并且对于低厚度、

不需要任何内部或外部补偿。

因此、通常对于信号链噪声敏感型 PCB

和 EMI 敏感型应用、

您需要一些固定频率恒定频率控制器。

还是从外部元件的角度来看

待设计工作。

通常、固定频率需要外部补偿、

正如我们在电压和电流

模式中了解到的、我们必须使用二类或三

类控制器进行某种外部补偿。

而对于恒定导通时间、则没有此类要求。 然后、

如果有任何调优参数、它可以进行引脚搭接、并

在数据表中提供了很好的指导。

如果您在使用 D CAP 设计固定频率系统或恒定导通时间时有任何问题、

可使用任意 D CAP（尤其是 DCAN 四）。

如果您对这些资源有任何疑问、请确保

在 E2E 上发布。 您的帖子将会分配一位应用工程师、

我们会回答您的所有问题。

非常感谢大家参加本次课程。

你（们）好 欢迎观看开关稳压器的电源设计小贴士。

在本节课程中、我将概述最常见的固定频率控制拓扑、

并深入探讨自适应导通时间控制模式以及 D CAP 的工作原理。

我是 Tahar alag、

是 Texas Instruments 的应用工程经理。

这是本次演示的议程。

传统控制固定频率概述。

我将谈一谈两种类型的电压模式控制电流模式控制、

即真正感应和仿真的电流模式控制器。

然后、我将开始深入研究并讨论恒定导通时间控制基础知识、

然后讨论D 电容器控制架构、

然后讨论D 电容器从 D 电容器演变为 D 电容器二、 D 电容器三和 D 电容器四。

并讨论每种解决方案的所有改进和优势。

最后、我将提供一个控制 MOD 比较表、供您

将来使用。

电压模式控制是过去

20 年或更长时间以来一直使用的首批

原始控制拓扑之一。

它的工作方式非常简单。

基本上、我们通过反馈电阻将输入

电压信息输入到控制器中。

该电压、即我们所说的反馈电压、

将使用电压误差放大器与控制

器内部的基准电压进行比较。

在这里、我们将得到控制 V 控制电压。

使用该电压、然后将其与控制器的 V RAMP 进行再次比较。

并根据 VRAM 和 V control 之间的差值、

将决定开关节点的持续时间或 T on 时间。

请记住、这是一个固定频率控制器。

因此、它们始终以固定

频率触发的脉冲 T 基本上始终以相同的时间触发。

这里唯一会不同的是 T on 的持续时间。

此控制器没有 LC 谐振补偿。

基本上、我们必须有一个外部补偿。

对于电压模式、必须是三类补偿。

电流模式控制。 它也是固定频率。

它在某种程度上与电压模式控制器类似。

这是其中的简要演示。

如您所见、我们仍然以相同的方式

通过反馈电阻器将输出电压

测量到反馈网络中。

我们使用的拓扑或架构与电压模式完全相同。

基本上、我们测量反馈并将其与基准进行比较、

然后通过电压放大器将其发送给我们以提供控制电压。

现在电流模式和电压模式

之间的唯一区别是、在斜坡中、我们将电流

检测信息添加到斜坡中、

方法是对功率级上的电流进行采样或检测。

然后就可以了。 好、就是这。 它有不同的

风格。 因此、您可以使用峰值电流模式、平均内核模式

和谷值电流模式检测。

基本上这就是它的样子。

我们有一个斜坡、您将

电流检测信息添加到该斜坡中。

这是正确的道理。基本上感测到的信息

就是真实的电流信息。该器件的唯一缺点是、由于电感器电流、

对平均值存在限制。

对于真实感应信息、

我们基本上必须尊重一些传播导通时间传播延迟、

因为信息并非准时到达。

还因为这是真实信息。 因此、

在检测过程中存在某种噪声或尖峰、我们必须提供某种消隐时间。

所以将所有这些信息相加。

因此、由于平均 Ton 受限。

通常我会说两 9 到大约 90 纳秒。

与电流模式相比、该方法的另一个优点是不需要类型。

它需要第三类。

补偿只需要第二类补偿。 所以基本上

这是更少的外部炸弹,当我们比较它与电压模式比较。

例如、我们有 TPS 546 20、其平均

音调约为 9094 纳秒至 135 纳秒。

解决这个问题、特别是噪声

噪声噪声以及由电感器引起的电流检测元件捕获的尖峰、

因为它是真实的电流信息

以及自身的传播延迟。

UM、 我们将使用仿真电流模式控制器、

而非真正检测到的控制器。

除了独立于电感

器纹波和斜坡之外、它与完全相同的拓扑结构。

现在它会根据 v n 而变化、然后根据占空比进行仿真电流复位。

由此、基本上我们有存储器和电流。

因此我们有当前添加到 RAM 中的存储器信息。

再说一次、它和它的真正意义是一样的、它可以是峰值、

可以是平均值、可以是排量、它不需要第三类。

它只需要第二类补偿。

嗯、它和以前一样具有碰撞角度的优势。

现在、我们使用它求解的是、我们基本上

降低了 TPS 5436 20uH

等最小 t ON、

它可能会低至 30 纳秒、因为该仿真电流

在测量中没有这些峰值和噪声。

有些器件通过引脚搭接或数字 PM SMBus 或

I2C 提供斜坡选择选项。

当发生这种情况时、

您唯一需要注意的是谷值、峰值还是平均值。

您需要始终注意 UM、

斜坡的选择并遵循数据表。

否则、最终会出现我们所说的次谐波振荡、

此时将会出现双脉冲或三脉冲。出现这种情况的原因是、

当您选择斜坡时、并非如此。

或者以错误的方式选择斜坡。

你不是孤单的。您无法让电感器

有足够的时间返回到其谷值。

嗯、所以要小心。

否则会出现次谐波振荡。

这是一个很好的图。 它应该如何看起来像电流

谷值电流始终返回到其电感器电流返回到谷值

并正确选择斜坡的位置。

在这里、它不是采用双拉的情况。

现在、我们了解了固定频率、电压、电压模式和电流模式。

让我们深入了解恒定导通时间并讨论 DCAP。

第一个自适应恒定导通时间。

从电压检测的角度来看、

它的工作方式与电压模式相同。

因此、我们通过分压器获取输出电压信息、

或通过反馈网络直接检测输出电压信息、

然后将其发送到高速比较器。

然后将该电压与基准电压进行比较。

然后我们设置信息。

我们基于这些信息生成一个脉冲。

这是它的表示形式。

基本上就是您从纹波的角度看到

输出电压上升和下降的地方。

然后每次输出电压超过 Vref 时。

我们生成一个脉冲、然后记住它是恒定导通时间。

因此导通时间始终相同。

所以输出电压 一旦我们产生脉冲、

电感器中就会有能量进入。

最终输出电压将上升。

然后、由于在该 T on 时间结束后存在负载、

开关节点变为零、然后输出电压降低。

一旦达到 Vref、我们就会生成另一个脉冲。

这不是我们所说的固定频率。

我们会根据需要生成脉冲。

每次输出电压超过或降至 Vref 以下时、

我们都必须生成脉冲。

即恒定导通时间的优势。

控制器非常简单。

无需任何外部补偿。

然后是直接感应。

因此、我们直接检测输出电压、它能够快速响应、从而响应负载。

因为我们总是以信息为基础、

所以我们总是以

根据输出电压生成 POST 为基础做出决定。

例如、假设有一个负载阶跃。

因此每次有负载阶跃时、输出电压将降低。

然后、一旦环路发现

或检测到输出电压降至低于 Vref、我们就会生成脉冲发生器脉冲、

如果输出电压仍低于、则会生成另一个脉冲。

因此、基本上我们会根据

在这种情况下由负载决定的输出

电压信息增加脉冲数或基本上增加开关的开关频率。

这是非常快的响应。

它对负载的响应非常快。

恒定导通时间的瞬态缺点。

正如我之前提到的、这不是一个固定频率。

频率变化很大、可以在整个位置进行调整。

需要这个基元常量导通时间。

它需要通过 ESR 实现输出电压纹波。

是的。 我们将在接下来的幻灯片中讨论不同的 DCAN。

以及输出纹波的影响。

DDC。 这取决于您的 ESR 大小和这里的纹波大小。

可能会影响直流电平或调节电平。

关于去电容器控制器架构。

自适应导通时间。 我们稍微稳定一下。

产生 T on、

或我们所说的导通时间发生器（通过 RC 电路）来确定频率。

基本上就是 T on 电压、即 T on 时间。

具体取决于输出电压、

输入电压和导通时间发生器的 RC。

这可以使频率稳定一点。

因此、基本上频率变化不大。

这就是我们所说的准固定频率。

UM、因此每个 TSN 持续时间都是根据 v in VOUT

和开关频率计算得出的。

UM、这样做的缺点是输出电压需要纹波。

与自适应系统相同、应该是恒定导通时间。

这可以通过 ESR 来实现。

所以基本上需要输入某种 ESR 信息。

此外、我们预计在 LC 越小时会发生一些抖动。

因此、当您有 LC 时、始终会有与之相关的抖动。

当然、对输出电压、噪声很敏感、因为它直接检测、很简单。

它直接检测输出电压。因此对于输出、

如果噪声在带宽范围内、环路会对其做出反应。

还有 Vout、输出电压具有一定的失调电压。

取决于 Vfb 纹波。

我们在上一张幻灯片中谈到了这一点。

现在的问题是为什么恒定导通时间和 D 电容器需要 ESR。

此处的电路代表一个新控制器的 LC 电路。

我们有电感器。然后是具有电容

元件和 ESR 元件的输出电容。

下面这里基本上显示了 ESR

导致的输出电压纹波和电容

容容分量导致的输出电压纹波的代表性示意图。

每次开关节点变为高电平时、

元件、输出电容纹波的 ESR 分量

都会立即变为高电平、因此没有延迟。

中的元件。

而您看一下它的输出电容分量。

例如、在这里、我有、这里的箭头、

基本上开关节点会下降、然后需要一些时间。

输出电容纹波需要延迟时间才能下降。

在这里可以看到、它几乎已经过了一半、

输出电容、输出电容、输出电压电容分量都在不断增加。

因此、在我们尝试调节环路时、

这会导致问题。

这是一个 ESR 小、电容大的图。

基本上这里会发生什么。

您可以看到、由于我刚才在上一张幻灯片中介绍的延迟、

环路会产生多个双三脉冲、并且认为

输出电压仍在衰减。

但事实并非如此。

由于具有延迟的电容分量、输出电压衰减、

因此环路将保持三脉冲或

双脉冲以尝试使其稳定。

然后、一旦输出电压开始恢复、它就会停止脉冲。

这并不稳定。

而在第二种具有足够 ESR 的情况下。

因此每次产生脉冲时、

输出电压都会立即对脉冲做出反应、因为没有延迟。

现在输出电压有两项信息、没有延迟信息。

这样、环路就更加稳定。

这就是我们需要 D 电容器和恒定导通时间的 ESR 元件的原因。

因此、我将讨论 D 电容器 1、

D 电容器2 和 D 电容器 3、 以及我们如何从这个角度进行演变。

这是一个 D cap 瞬态响应示例。

那么、左侧的这张图表示增加了。

负载突然增加。

随着负载增加、输出电压基本上会立即降低。

因此、请记住、与比较器相比、输出电压直接馈送到。

然后我们立即做出决定。

因此、一旦它检测到输出电压降低、我们就会

立即生成导通时间。 我们生成了一个。

在这里我们再生成一个。

我们在这里生成了另一个。

您可以看到输出电压立即开始恢复。

然后在恢复后、它回到稳定状态。

但事实恰恰相反。

我们在这里转储了负载。

我们从某个水平转储到零。

然后、它的作用是一旦您这样做、

输出电压就会增加过冲、对吧？

因此、一旦输出电压过冲

并且环路检测到它将停止开关、

在输出电压稳定之前、它不会产生 T ON 时间。

这就是我们在这里看到的。

您可以看到我们创建的最后一篇帖子在这里。

之后、我们让电感器衰减、

因为我们检测到存在输出电压、

需要输出电压过冲。

我们需要让环路消耗它、以便使环路下降。

也可以将输出电压降至需要的位置。

因此、与固定频率相比、DCAP的负载

瞬态响应非常好。

现在我们讨论了 DCAP 的 ESR 和 ESR 要求。

一种对自身去耦的方法、

或者解决此 ESR 问题的一种方法是在 DCAP

和纹波注入电路上创建纹波注入电路。

基本上、它通过 RC 电路感测电感电流、

然后通过滤波器将电感电流传输到反馈网络中。

通过这种方式、我们基本上在不依赖

于ESR的情况下向环路提供电流信息。

因此可以通过外部纹波注入在 D 电容器上实现这一点。

但如果您使用 D 电容器 2、则会将其集成在器件本身

内部或控制器本身内部。

这就是 D 电容器 2 的优势。

因此、下一代 D cap 2 不

需要输出电容的 ESR 信息。

基本上、您可以使用 ESR 非常小的陶瓷输出电容器。

环路将自行处理、

因为它上有内部纹波注入电路。

这种方法的缺点是、

由于我们通过内部纹波注入的电流

检测元件提供了纹波信息、因此会产生失调电压。

这里有一个例子。

基本上有 D cap 2。

然后、将它与 D CAP 3

进行比较、我们从 D CAP 3 角度解决了该问题。

可以看到存在偏移。

因为正如我之前提到的、我们总是在进行测量。

我们始终根据输出电压的值

决定是否生成脉冲。

在这种情况下、输出电压纹波不依赖于

ESR 的输出。

正如我之前提到的、它取决于

通过内部纹波注入馈送的电流信息。

这是集成的、可能会导致耳部发生偏移。

我们正尝试将电压调节到 1.2 左右。

取决于负载信息。

取决于您的运行模式。 您可以在 D-CAP 3 中创建一个偏移。

我们解决了这一问题。我们通过创建积分器或采样保持该偏移

（以根据负载偏移输出电压）来求解 D CAP 三中的这种偏移。

这是一个很好的例子。

左侧是 D cap 2。

右侧是 D CAP 3。

以左侧为例、当我们在轻负载下以重负载运行时。

然后、一旦负载本身发生变化、我们就会产生失调

电压、因为纹波现在会发生变化。

电流信息不断变化、从而为环路产生偏移。

而在 D CAP 3 中、由于我们有该积分器或采样保持负载、

因此输出电压始终恢复到它

应该与纹波无关的位置。

好的。 我们来谈谈 D CAP 3 上的 RC 时间常数斜坡仿真。

该电路非常简单、如此处的电路所示。

基本上、我们使开关节点导通。

当开关节点打开时、电流会流经 RC 电路、

然后基本上对斜坡充电、电压

将由电路看到。

可以在这里看到、开关节点处于打开状态。 它为斜坡充电。

然后、一旦开关节点关闭、它就会反向放电。

基本上、表示 D cap 3 斜坡的公式如

该公式所示、其中该公式对输出电压有一定的依赖性。

基本上、有一个固定的 RC。

如果它有引脚搭接、我们可以在可能的情况下调整这个 RC。

但它依赖于输出电压、开关频率和占空比。

这样不仅有自己的优点、

而且也取决于输出电压。

基本上、斜坡将对瞬态响应产生影响、

尤其是在输出电压较高时。

我们将尝试解决这个问题。

基本上、正如我之前提到的、

对 D CAP 3 输出电压的依赖会影响瞬态。

但是、在 D CAP 4 中、我们通过解决该问题。

通过始终确定流入电容器的电流

大小和放电的电流大小。

从而消除对输出电压的依赖。

D-CAP 的斜坡幅度与输出电压无关。

这是 D CAP 3 的改进、尤其是在针对更高

输出电压的瞬态响应期间。

如果我们比较输出电压（例如

1伏）与输出

电压为 5 伏的瞬态响应。

由于输出电压是无关的、

因此 D CAP 4 有了这种改进。

D 4 中的仿真 ESR 可以用此公式表示、

其中基本上是我将在上一张幻灯片中讨论的相对

于 V REF 的斜坡。

存在某种增益、然后与占空比

和开关频率也有关系。

这就是它在 D cap 生成阶段中的 ESR 仿真器的工作原理。

我们甚至在第二代

产品上做了更多改进、因为第二代甚至消除了对反馈分频器的依赖。

因此完全没有反馈依赖性、

并且它与第二代 D CAP 没有占空比依赖性。

这使我们对占空比产生了更多的依赖性。

基本上、斜坡生成

或仿真 ESR 完全独立于输入电压的输出电压、

甚至是占空比。

这可以改善瞬态以及实现

特定瞬态响应要求所需的输出电容器数量。

我们使用到目前为止学到的所有知识、并将其应用到工作台上。

我们做了几个实验。

第一种是在一个 V OUT 800kHz 开关频率下具有低输出电压 12V CV。

然后、我们使用基线 C OUT 来处理 220 微法拉

的大容量杯子和 7 个 22 微法拉的陶瓷电容器。

然后、我们使用了 D CAP 3、它是 TPS 54 AB 28。

我们以 10 安培/微秒的速率施加了 5 至 15 安培的负载。

我们能够实现大约 90 毫伏的基线凸点。

第二个实验也在进行相同的调查。

我们实际使用了 D 电容器来表示 TPS 54 C 23。

然后我们减小了基线的输出电容。

我们去除了 202 个 22 微法拉陶瓷电容器中的两个。

我们执行了完全相同的负载阶跃。 并且压摆率相同。

在 D DCAN 三 D eCAP 三本中、

我们能够减少大约 10 毫伏的电压。

然后、我们甚至减小了输出电容、

看看通过减小输出电容可以达到多远。

我们移除了其中四个而不是两个、

然后与 D 电容器三相比、我们仍然

实现了非常好的瞬态响应。

因此、在输出电压为 1 时、我们能够

使用 D CAP 4 中的四个陶瓷电容器和 D CAP 3

中的一伏输出实现更好的瞬态响应。

我们做的第二个实验是增大输出电压、我们做了与之前相同的实验、

使用 TPS 54 的 D CAP 3、 AB 2328 和同样的 15 安培、

5 至 15 安培（以 10 安培/微秒的速度）。

我们能够实现 161mV 的电压、基线凸点为两倍、

220 微法拉和 7 个 22 微法拉的陶瓷电容器。

现在对 TPS 50 4K 的 D 4 进行了同样的实验、

测试结果显示结果为 23 微法拉、我们减小了一个 220

微法拉的大容量电容器块和两个 22 微法拉的陶瓷电容器。

我们确实施加了相同的负载、并且能够达到 100、仅 120mV。

最后、我们进一步减少了陶瓷电容器的数量。

从低瞬态的角度来看、我们仍然很有竞争力。

因此、我们可以通过

此实验了解到、 D CAP 4 在输出电压为 3.3V 时具有更好的瞬态响应（

采用 201 个大容量电容器之一和减少三个陶瓷电容器）、

而 D CAP 4 具有更好的瞬态响应。 TI 和 Texas Instruments

在 DCAP 4 中提供的一些器

件具有一些使用 PMBus 的可编程设置。

通常、我们提供 RAM 设置、因此您可以使用

IPM 总线将斜坡设置为更低或更高、

具体取决于需求以及对输出

电压输出对噪声的敏感度。

同样也可以帮助设置带宽、

还可以帮助您发送更大的斜坡以实现更少的抖动。

因此、请记住环路的灵敏度。

如果您想要更少的抖动、

则需要通过增益和斜坡

进行控制来减少抖动。

考虑环路中的噪声、尤其是对于遥感器件。

此外、我们还提供了一个集成工具、

可帮助您设置瞬态恢复时间。

在这里、我将提供一些有关最大带宽

和系统稳定性的指南。

在给定控制架构的情况下、

当您观察人体图时、您通常希望

看到相位约 45 度的交叉频率。

然后您还希望增益裕度增加约 10 分贝。

交叉频率与开关的开关取决于控制环路。

因此、通常对于 D 电容器二、三和四、

我们希望看到大约四分之一的开关频率。

我们将开关频率为 1MHz。

我们希望降电容器+的交叉频率小于 250kHz、

通常用于多相应用。

因此、对于固定频率（例如峰值电流模式和平均电流模式）、

您需要看到大约五分之一的开关频率、

在平均电流模式下、您还需要看到大约

五分之一的开关频率。

您需要研究的是需要小于 I loop 一半的环路、

以及开关频率的大约六分之一的环路。

此表提供了一些有关您希望

在应用中使用哪个控制环路的指南。

因此、我们在此处

从频率行为可预测性中列出了固定频率和控制常数导通时间控制。

可预测性。 现在我们都知道、

当您尝试获得一个固定的频率范围时、固定频率是理想的选择。

行为恒定导通时间是准固定频率。

频率可以根据法律发生变化。

进行同步。

此外、您希望使用固定频率、

因为频率是固定的。 因此、您可以同步不同的

器件、也可以使用 SYNC 引脚在外部同步器件。

这在恒定导通时间下是不可能实现的。

但在恒定导通时间内、瞬态响应通常较快、

并且对于低厚度、

不需要任何内部或外部补偿。

因此、通常对于信号链噪声敏感型 PCB

和 EMI 敏感型应用、

您需要一些固定频率恒定频率控制器。

还是从外部元件的角度来看

待设计工作。

通常、固定频率需要外部补偿、

正如我们在电压和电流

模式中了解到的、我们必须使用二类或三

类控制器进行某种外部补偿。

而对于恒定导通时间、则没有此类要求。 然后、

如果有任何调优参数、它可以进行引脚搭接、并

在数据表中提供了很好的指导。

如果您在使用 D CAP 设计固定频率系统或恒定导通时间时有任何问题、

可使用任意 D CAP（尤其是 DCAN 四）。

如果您对这些资源有任何疑问、请确保

在 E2E 上发布。 您的帖子将会分配一位应用工程师、

我们会回答您的所有问题。

非常感谢大家参加本次课程。