DCDC控制模式综述及TI资源分享

简介：
本资料深入探讨了DCDC控制模式的基本原理与应用，并分享德州仪器（TI）相关的技术资源和解决方案。适合电源设计工程师参考学习。 ### DCDC控制模式知识点 #### 一、概述 在电源设计领域，特别是针对降压（Step-Down）非隔离直流直流（DCDC）转换器的设计与优化方面，德州仪器（Texas Instruments, TI）作为业界领导者，在开发前沿的控制电路方面投入了大量资源。这些控制电路有助于工程师解决具体的设计挑战。由于没有一种控制模式能够适用于所有应用场景，因此了解不同控制模式的特点及其适用场景对于电源设计至关重要。本篇将详细介绍TI提供的12种不同的控制架构类型，以及它们各自的优点。 #### 二、控制模式分类及特点 ##### 1. 电压模式 (VM) - **定义**: 脉冲宽度调制(PWM)是通过比较输出电压和参考电压产生的电压误差信号(VE)与恒定锯齿波形来实现的。锯齿波形由振荡器发出的时钟信号启动。固定幅度的斜坡波形(VR)可获得良好的噪声裕度性能。 - **特点**: 输出电压调节独立于输出电流；采用三阶补偿网络来支持外部补偿器件中的各种输出滤波组合。 - **适用场景**: 需要固定且可预测的开关频率时；或可能遇到较宽输出负载变化的应用场景。 - **代表产品**: TPS54610, TPS40040, LM22670 ##### 2. 电压模式带前馈 (VFF) - **定义**: 类似于电压模式，但在PWM斜坡生成器中，斜坡斜率随着输入电压的变化而变化，斜坡幅度保持恒定，从而实现了对输入电压变化的瞬时响应。 - **特点**: 不必等待回路延迟即可改变占空比。 - **适用场景**: 同电压模式，适用于需要固定且可预测的开关频率的应用，以及可能遇到较宽输入电压变化的应用场景。 ##### 3. 峰值电流模式 (Peak Current Mode) - **定义**: 在每个开关周期中，检测并控制电感电流峰值，实现对输出电压的调节。 - **特点**: 提供较好的瞬态响应性能；易于实现电流限制功能。 - **适用场景**: 需要快速瞬态响应或电流限制保护的应用场景。 ##### 4. 模拟电流模式 (Emulated Current Mode, ECM) - **定义**: 通过模拟电路实现类似电流模式的控制特性，但实际不直接检测电感电流。 - **特点**: 结合了电压模式和电流模式的优点，提高了系统稳定性和可靠性。 - **适用场景**: 需要在稳定性和快速瞬态响应之间取得平衡的应用场景。 ##### 5. 内部补偿高级电流模式 (Internally-Compensated Advanced Current Mode, ACM) - **定义**: 一种内部预补偿的电流模式，简化了外部补偿网络的设计。 - **特点**: 提高了系统的整体性能；简化了设计过程。 - **适用场景**: 需要简化设计流程，同时保证高性能的应用场景。 ##### 6. 滞环控制 (Hysteretic) - **定义**: 通过检测输出电压与设定值之间的偏差，并根据偏差大小调整开关频率来控制输出电压。 - **特点**: 可自动调整开关频率以适应负载变化；简单易实现。 - **适用场景**: 需要简单设计和快速响应的应用场景。 ##### 7. 恒定导通时间控制 (Constant On Time, COT) - **定义**: 每个开关周期的导通时间固定，通过调整关断时间来调节输出电压。 - **特点**: 控制简单，成本较低；具有良好的轻载效率。 - **适用场景**: 对成本敏感的应用场景；或需要良好轻载效率的应用场景。 ##### 8. COT带仿真纹波 (COT with Emulated Ripple, COT with ERM) - **定义**: 在恒定导通时间控制基础上增加了仿真纹波功能，改善了输出纹波性能。 - **特点**: 具有良好的输出纹波性能；控制简单。 - **适用场景**: 需要低输出纹波的应用场景。 ##### 9. D-CAP™ - **定义**: 一种专有的电流模式控制技术，结合了电流模式和电压模式的优点。 - **特点**: 支持宽范围的负载变化；具有良好的瞬态响应性能。 - **适用场景**: 需要宽负载变化范围和良好瞬态响应的应用场景。 ##### 10. D-CAP2™ - **定义**: D-CAP™ 的升级版本，进一步提高了系统的稳定性。 - **特点**: 提供更好的系统稳定性；适合更广泛的应用场景。 - **适用场景**: 需要高度稳定的电源输出应用场景。 ##### 11. D-C