三种电源控制拓扑的优劣

基于迟滞的控制

许多控制拓扑从根本上说都是迟滞的，但其包含了其他旨在克服频率变化和其他纯迟滞拓扑局限性的电路。例如，它们包括D-CAP、D-CAP2、COT、具有ERM的COT和DCS-Control拓扑。本文仅分析和比较DCS-Control 4及相似器件。

根本上说，DCS-Control（采用至节能模式的无缝转换的直接控制）是一种迟滞拓扑，但其融合了电压模式和电流模式的某些特性（图3）。和在电压模式控制中一样，迟滞比较器将一个误差放大器的输出与一个锯齿波形进行比较。


图3：在基于迟滞的DCS-Control拓扑中，误差放大器和内部VREF与电压模式控制中的相同，而迟滞比较器则取自迟滞拓扑。导通定时器（on timer）是基于迟滞的拓扑所特有的

该锯齿波并非产生自某个时钟，而是通过一个与输出电压直接相连的特殊电路产生在VOS输入引脚上。实质上，迟滞比较器仍然具有一个通过该VOS引脚至输出电压的直接连接，并接入了一个高增益误差放大器以提供非常优良的输出电压设定点准确度。

除了将取自迟滞和电压模式拓扑的迟滞比较器与误差放大器加以组合之外，DCS-Control还运用了一种导通时间电路以控制开关频率。最后，内置了必需的环路补偿功能电路以实现稳定性。

DCS-Control的主要优点是可保持迟滞转换器非常快的瞬态响应以及电压模式转换器的输出电压准确度，同时克服了这两种拓扑其他的关键缺陷，即：缓慢的响应时间、有限的控制环路带宽和频率变化。

由于VOS引脚提供了输出电压的直接控制，因此输出电压的任何变化都将直接通过控制环路传播，而不会受到误差放大器带宽的限制。这将大大加快瞬态响应速度。

就目前的DCS-Control实施方案而言，其主要缺点是无法同步至一个时钟。作为一种基于迟滞的拓扑，其并未提供时钟输入信号，而是提供了一个在各种工作条件下变化极小的受控开关频率。在某些场合中，该变化小于电压模式转换器的时钟频率容差。

诸如DCS-Control等基于迟滞的拓扑其最佳的使用场合是那些会遭遇大的瞬变并需要极高输出电压准确度的应用。此类应用包括为嵌入式或计算系统中的处理器内核供电，以及工业自动化和汽车信息娱乐系统。

结论

对于不同的应用，"电压模式"、"迟滞"和"基于迟滞"等三种主要的电源控制拓扑各有优劣。虽然大多数电源工程师都习惯并乐于使用电压模式控制，但迟滞和基于迟滞的拓扑却能提供同类最佳的瞬态响应，而且应当就诸如处理器内核供电等需要这种快速响应速度的应用对其做深入探究。由于每种控制拓扑都有数量极为庞大的设备在使用，因此意味着对于几乎所有的应用而言都很可能有一种最优的电源解决方案。

参考文献

1. Robert Mammano，开关电源拓扑：电压模式与电流模式的比较，设计笔记（SLUA119），Unitrode，1994年

2.采用2 x 2 SON封装的3 MHz 2A降压型转换器，数据表（SLVS833B），德州仪器，2013年11月

3. LM3475迟滞PFET降压型控制器，数据表（SNVS239B），2013年3月。

4. Chris Glaser，高效率、低纹波DCS-Control提供无缝的PWM /节能模式转换，模拟应用杂志（SLYT513），德州仪器，2013年第三季度