3 固定頻率 DCS-Control 拓撲概覽

圖 2 顯示了在 15A TPS62873 降壓轉換器中實現的固定頻率 DCS-Control 拓撲的基本框圖。增加振蕩器后，就能以與電壓或電流模式控制相同的方式直接設置開關頻率 (f_SW)。將振蕩器輸入加入控制環路還能使開關頻率與應用的時鐘信號同步。

固定頻率 DCS-Control 采用差分遙感技術，通常用于較高電流的器件。該器件調節 VOSNS 引腳和 GOSNS 引腳之間的電壓，這兩個引腳穿過印刷電路板 (PCB)，直接檢測負載上的輸出電壓。在負載處檢測不僅可以克服和補償 PCB 平面和布線上的直流壓降，還可以克服和補償器件與負載之間的電感產生的延遲。這兩個特性對于在整個負載范圍內和負載瞬態期間保持非常嚴格的調節至關重要。

差分遙感信號被饋入跨導放大器 (g_m)，該放大器將其差值與輸出電壓設定點進行比較。（為簡單起見，圖 2 將該設定點顯示為與 GOSNS 信號串聯的電壓源）。COMP 引腳提供該放大器的輸出，該輸出通過一個 II 類（一個極點，一個零點）網絡接地進行補償。

通過這種外部補償，您可以優化控制環路，以滿足任何系統需求 - 從輸出電容大、負載瞬態強的系統，一直到輸出電容小、體積小、負載瞬態小或無負載瞬態的系統。與 DCS-Control 不同，快速反饋路徑會經過該放大器，而不是直接進入比較器，在比較器中選擇補償元件可以增加（或減少）增益。如果需要更強的瞬態響應，則需要提高增益并增加輸出電容。如果應用中不存在較強的瞬態響應，您可以降低增益并使用很小的輸出電容，以實現盡可能小的尺寸。

這種根據應用需求調整瞬態響應的能力可在更惡劣的瞬態條件下實現比以前的 DCS-Control 拓撲更嚴格的調節，并滿足要求苛刻的處理器內核的要求，例如 TI 的 Jacinto? J7 和 MobileEye 的 EyeQ6 [3-4]。 圖 3 顯示了三個 TPS62876-Q1 降壓轉換器的堆疊，可提供 46A 的負載瞬態響應，同時將輸出電壓保持在 0.875V 設定點的 ±2% 范圍內。

遲滯比較器會將 COMP 引腳輸出與由 τ_aux 元件產生的電感器電流副本進行比較，并增加斜率補償以防止次諧波振蕩。比較器的輸出與時鐘一起驅動設置-復位 (SR) 鎖存電路，從而控制柵極驅動器和器件的運行。振蕩器可控制開關，使其完全按照開關頻率進行。

設置-復位鎖存器是控制模塊詳細操作的簡化表示，實施該鎖存器是為了保持 DCS-Control 的快速、遲滯特性，從而對負載瞬態做出即時響應。例如，在負載突降瞬態（輸出電壓上升）期間，遲滯比較器的輸出優先于時鐘信號。轉換器會根據需要延長高側 MOSFET 的關斷時間，以盡可能小的過沖使輸出電壓降下來。與教科書中的峰值電流模式控制相比，這種行為在本質上有所改進，因為教科書中的峰值電流模式控制在每個時鐘周期都會切換，即使輸出電壓過高，也會繼續向其增加能量。通過減少輸出電壓過沖，轉換器可顯著降低輸出電容，這會對電源的成本和尺寸產生重要影響。