探索如何應(yīng)用快如閃電的內(nèi)部補(bǔ)償式ACM拓?fù)?/h1>

2017-09-07 09:34:26

具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)母呒?jí)電流模式(ACM)是TI開(kāi)發(fā)的一款新型控制拓?fù)?/a>，可以支持真定頻調(diào)制并與內(nèi)部補(bǔ)償同步。從根本上來(lái)說(shuō)，該產(chǎn)品類(lèi)似于仿真峰值電流模式(PCM)控制，可以維護(hù)一系列輸入電壓和輸出電壓的穩(wěn)定性，形成快速的瞬態(tài)響應(yīng)。ACM的不同之處在于，它是一款漸變型、峰值電流模式控制方案，無(wú)需外部補(bǔ)償，即可在內(nèi)部形成斜坡獲得真定頻。ACM對(duì)功率級(jí)變量（電感器和電容器）還具有良好的抗干擾性能，但在這里，我將更詳細(xì)地介紹一下ACM的優(yōu)點(diǎn)。

為何選擇內(nèi)部補(bǔ)償式ACM？
有的控制拓?fù)錈o(wú)需外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，即可支持真定頻或偽定頻。然而，使用中也存在一些缺點(diǎn)。

現(xiàn)存的大多數(shù)真定頻/無(wú)外部補(bǔ)償?shù)霓D(zhuǎn)換器采用傳統(tǒng)的峰值電流模式，將補(bǔ)償組件從電路封裝的外部轉(zhuǎn)移到電路內(nèi)部，同時(shí)配備了經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)及優(yōu)化的內(nèi)部補(bǔ)償器以滿(mǎn)足各種應(yīng)用。正因?yàn)閮?nèi)部補(bǔ)償需要覆蓋各種穩(wěn)壓范圍，如果要實(shí)現(xiàn)快速的瞬態(tài)響應(yīng)，內(nèi)部回路和斜坡補(bǔ)償則很難得到優(yōu)化。環(huán)路帶寬也必須有所限制以滿(mǎn)足的大范圍的實(shí)際應(yīng)用。通常而言，您將會(huì)看到一個(gè)非常緩慢的瞬態(tài)響應(yīng)，尤其在大負(fù)載電流發(fā)生階躍變化時(shí)。

除此之外，還有配備恒定導(dǎo)通時(shí)間調(diào)制器的控制拓?fù)?。正如TI的D-CAP™/D-CAP3™控制模式一樣，這樣的控制拓?fù)錈o(wú)需外部補(bǔ)償即可維護(hù)偽定頻。對(duì)某些VIN和VOUT而言，導(dǎo)通時(shí)間是恒定的，且在負(fù)載瞬態(tài)期間，開(kāi)關(guān)頻率有變化，從而可實(shí)現(xiàn)良好的瞬態(tài)性能。但是，這樣的頻率變化還會(huì)造成電磁干擾問(wèn)題，特別對(duì)電磁干擾敏感的電信應(yīng)用影響很大。具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)腁CM解決了固定頻率和恒定導(dǎo)通時(shí)間控制所帶來(lái)的問(wèn)題。

如下圖1所示的簡(jiǎn)化版ACM降壓結(jié)構(gòu)，無(wú)需外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，就能提供從輸出級(jí)至內(nèi)部集成器的反饋電壓信息。

 

圖1.簡(jiǎn)化版ACM降壓結(jié)構(gòu)
 

簡(jiǎn)單的控制結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)勢(shì)：
l輸出電壓反饋回路性能良好，操作簡(jiǎn)便。無(wú)需補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，僅需RS1和RS2作為電阻分壓器就可以感應(yīng)Vout，并且被感應(yīng)的Vout信息將通過(guò)VFB發(fā)送回控制回路。

l因?yàn)镻ID（比例-積分-微分）或PI（比例-積分）補(bǔ)償不借助外部元件，設(shè)計(jì)師可以不用采納復(fù)雜的補(bǔ)償設(shè)計(jì)，使其用起來(lái)更方便。

l取消使用外部補(bǔ)償元件還可以節(jié)省元件數(shù)量和寶貴的印制電路板空間。

內(nèi)部補(bǔ)償式ACM控制概視圖

整體的ACM控制回路框圖如下圖2所示。ACM包含電壓回路、斜坡回路、比較器、電流反饋和脈沖寬度調(diào)制（PWM）邏輯。

 

圖2.ACM控制的內(nèi)部構(gòu)件

各構(gòu)件功能：
l電壓回路感應(yīng)并處理VFB的錯(cuò)誤信號(hào)。

l斜坡回路根據(jù)VIN和PWM信號(hào)生成斜坡電壓。經(jīng)優(yōu)化的斜坡補(bǔ)償值僅為下降斜率斜坡電壓的一半。

l回路比較器可以產(chǎn)生輸入信號(hào)，并且在正端輸入總值等于負(fù)端輸入總值時(shí)終止PWM循環(huán)。

l電流反饋也利用直流電信息優(yōu)化回路的Q因子。

lPWM邏輯根據(jù)時(shí)鐘和回路比較器的輸出生成PWM信號(hào)。

傳統(tǒng)PCM和內(nèi)部補(bǔ)償ACM的比較

表1顯示了傳統(tǒng)峰值電流模式和內(nèi)部補(bǔ)償ACM的比較：
 

表1.傳統(tǒng)峰值電流模式和內(nèi)部補(bǔ)償式ACM的比較
 

結(jié)論
具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)腁CM控制是一款漸變型、峰值電流模式控制方案，無(wú)需外部補(bǔ)償，即可在內(nèi)部形成斜坡獲得真定頻。通過(guò)獨(dú)立優(yōu)化電壓回路和斜坡回路的直流及交流部分，ACM可以提供比傳統(tǒng)峰值電流模式更佳的瞬態(tài)響應(yīng)。這種控制模式可以為無(wú)需外部補(bǔ)償?shù)目深A(yù)見(jiàn)頻率的應(yīng)用提供優(yōu)化的解決方案。TI的高性能TPS543B20和TPS543C20降壓轉(zhuǎn)換器內(nèi)含全新的內(nèi)部補(bǔ)償式ACM控制。轉(zhuǎn)換器支持25/40A,具有堆棧能力（僅TPS543C20），并且包括易用的內(nèi)部補(bǔ)償、低EMI噪音的固定頻率和全微分感應(yīng)，可以達(dá)到最佳的VOUT設(shè)定點(diǎn)精度。