ZHCSYU2 August 2025 LM5168E
PRODUCTION DATA
7.3.1 控制架構
LM5168E 降壓開關轉換器采用恒定導通時間 (COT) 控制方案。COT 控制方案使用計時電阻器 (RT) 設置高側 FET 的固定導通時間 tON。tON 隨 VIN 的變化而調整，與輸入電壓成反比，以便在連續導通模式 (CCM) 下保持固定頻率。tON 到期后，高側 FET 保持關斷狀態，直到 FB 電壓等于或低于 1.2V 的基準電壓。為了保持穩定性，反饋比較器要求關斷期間的最小紋波電壓與電感器電流同相。此外，關斷期間反饋電壓的這一變化必須足夠大，以壓制反饋節點上存在的任何噪聲。建議的最小紋波電壓為 20mV。在需要穩定運行的情況下，系統會使用更多的紋波電壓。當 SW 引腳或 BST 引腳與 FB 引腳之間過度耦合時，此操作尤其如此。另請參閱表 7-1 了解不同類型的紋波注入方案，確保在整個輸入電壓范圍內保持穩定。
在快速啟動或正負載階躍期間，穩壓器以最短的關斷時間運行，直到實現穩壓。此功能可實現極快的負載瞬態響應，同時將輸出電壓下沖降至最低。如果在穩態運行時調節輸出，關斷時間會自動調節，產生輸出電壓穩壓所需的開關節點占空比，從而保持固定的開關頻率。在 CCM 下，開關頻率 FSW 由 RT 電阻器編程。
| TYPE 1 | TYPE 2 | TYPE 3 |
|---|---|---|
| 最低成本 | 降低的紋波 | 最小紋波 |
 |  |  |
方程式 1.
方程式 2.
| 方程式 3. 方程式 4. 方程式 5.
| 方程式 6. 方程式 7. 方程式 8.
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表 7-1 介紹了在反饋節點上生成相應電壓紋波的三種不同方法。1 型紋波生成方法使用與輸出電容器串聯的單個電阻 RESR。生成的電壓紋波包含兩個分量：由電感器紋波電流對輸出電容器充電和放電引起的電容紋波，以及電感器紋波電流流入輸出電容器并流過串聯電阻 RESR 引起的電阻紋波。電容紋波分量與電感器電流異相，在關斷期間不會單調下降。電阻紋波分量與電感器電流同相，在關斷期間會單調下降。VOUT 處的電阻紋波必須超過電容紋波才能穩定運行。如果不滿足此條件，則會在 COT 轉換器中觀察到不穩定的開關行為，表現為多個緊密連續的導通時間突發，隨后是較長的關斷時間。1 型下的公式定義了串聯電阻 RESR 的值，以確保反饋節點處有足夠的同相紋波。
2 型紋波生成除了使用串聯電阻器外，還使用 CFF 電容器。由于輸出電壓紋波通過 CFF 直接交流耦合到反饋節點，因此 RESR 以及最終的輸出電壓紋波會按 VOUT/VFB 的系數降低。
3 型紋波生成使用由 RA 和 CA 組成的 RC 網絡以及開關節點電壓來生成與電感器電流同相的三角波。然后，此三角波通過電容器 CB 交流耦合到反饋節點。由于該電路不使用輸出電壓紋波，因此該電路非常適用于低輸出電壓紋波至關重要的應用。有關 COT 控制方法的更多詳細信息，另請參閱相關文檔 部分。
在輕負載模式下運行，系統可設置為 PFM 和 DEM 運行。的二極管仿真模式 (DEM) 可防止負指示器電流，而脈沖跳躍可通過降低有效開關頻率在輕負載電流下保持高效率。當電感器谷值電流達到零時，同步功率 MOSFET 關斷，進入 DEM 運行。此時，負載電流低于 CCM 下峰值間電感器電流紋波的一半。在零電流時關斷低側 MOSFET 可減少開關損耗，阻止負電流傳導可減少傳導損耗。DEM 轉換器的功率轉換效率高于等效的強制 PWM CCM 轉換器。在 DEM 模式下運行時，兩個功率 MOSFET 保持關斷的持續時間會隨著負載電流的減小而逐漸增加。如果此空閑持續時間超過 15μs，轉換器將轉換至超低 IQ 模式，僅從輸入端消耗 10μA 靜態電流。