D-CAP模式和DCS-control 模式

• 1. 前言
• 2. D-CAP模式
• • 2.1 滯環控制
  • 2.2 恒定導通時間控制(COT)
  • 2.3 D-CAP控制
  • 2.4 D-CAP2控制
  • 2.4 D-CAP3控制
• 3.DCS-control模式
• 4.附：電壓電流模式控制框圖

1. 前言

在看TPS54325的手冊時，出現了個D-CAP2模式控制。
在看TPS62150時，出現了個DCS-control模式。
以上兩種方式都是在buck的應用中發現的，是TI提出的概念，那么相比于常規的電壓控制和電流控制模式到底有哪些優點呢？

2. D-CAP模式

D-CAP:Direct connection to the output CAPacitor 直接連接到輸出電容。也稱adaptive Constant On-Time 自適應恒導通時間控制。這種控制模式類似滯環控制的升級。
那先說說什么是滯環控制？

2.1 滯環控制

滯環控制，也稱為bang-bang控制，是pwm控制方式的一種。
原理是，直接用輸出電壓與門限電壓比。當輸出電壓低于一定值時，開關管導通，當高于一定值時，開關管關斷。

滯環控制的特點：

• 控制簡單
• 響應速度快
• 頻率隨輸入輸出變化

2.2 恒定導通時間控制(COT)

原理：輸出電壓紋波谷值直接與參考電壓進行對比，生成固定的導通時間脈沖來導通上管MOSFET。當導通時間脈沖到期后，上管MOSFET關斷（且下管導通）。
COT是滯環控制的一種。

特點：

• 結構簡單
• 瞬態響應快，因為不使用運放
• 頻率不定

2.3 D-CAP控制

每個周期開始，高邊mos導通，導通時間由Vin和Vout決定，保持開關頻率相對恒定。當反饋電壓低于參考電壓時，高邊mos繼續保持導通，高邊mos關掉后，低邊mos導通，當電感電流為0時，低邊mos關掉。

從下面公式可以看到，當導通時間與Vin,Vout相關時，開關頻率可基本保持不變，只跟外部的RC有關。
特點：

• 相對于COT,開關頻率相對恒定
• 不需要環路補償，瞬態響應快
• 需要大ESR的輸出電容，否則環路不穩定

2.4 D-CAP2控制

由于D-cap是需要輸出電壓紋波的，所以一般需要ESR大的電容，要想在小的ESR的陶瓷電容情況下工作，則需要加入紋波注入。D-cap2相對于D-cap加入了紋波注入，且集成在芯片內部。

下圖是D-cap2的原理框圖。RF和CF用來將電感上的紋波送到輸出電壓反饋端，Cb用來隔離直流，將小的交流紋波輸入FB端。

2.4 D-CAP3控制

相對于D-cap2，D-cap3增加了采樣保持模塊，在每個CSP的谷值，采樣保持模塊采樣CSP，并保持到開關的下一個周期。CSN_NEW代替CSN進入FB.

采樣保持的內部結構如下。包括兩個緩沖器（作用是將SH block與外部隔離），5個開關，電阻電容等。

特點：

• 響應速度快
• 輸出電壓精度高
• 不需要額外的補償電路

下表是幾種控制器類型的總結。

控制器類型特性

COT	恒定導通時間
ACOT	自適應恒定導通時間
DCAP	=ACOT
DCAP-2	=ACOT + 內部紋波補償
DCAP-3	=ACOT + 內部紋波補償 + 提升輸出電壓精度

3.DCS-control模式

DCS-control：Direct Control with Seamless transition into power-save mode. 無縫轉換進入節能模式。
DCS-control本質是一種滯環控制，融合了電壓控制。有兩個輸入引腳VOS和VFB,VFB電壓反饋引腳用來跟參考值進行比較，VOS用來直接檢測輸出電壓。
下面是DCS-control的控制框圖。

基本原理：
對于高側mos控制：VOS經過專有電路產生鋸齒波，與FB經過誤差放大器的輸出比較，輸出控制脈沖，而計時器控制脈沖的最小導通時間，最小導通時間由Vout,Vin的比率決定。
對于低側mos控制：在高側MOSFET關閉以后，低側MOSFET開啟，當電感電流衰減至零，或者比較器讓高側MOSFET再次開啟時，低側MOSFET關閉。施加相應的死時間，以避免MOSFET出現擊穿電流。
DCS-control的特點：

• 瞬態響應快，因為VOS沒有受誤差放大器的帶寬的影響，所以反應速度快，不影響開關的導通時間。
• DCM時進入節能模式，CCM時進入PWM模式，兩種模式可以平滑的過度。節能模式，使用持續最小“導通”時間的單個開關脈沖，把最小能量傳輸至輸出端，從而實現最小輸出電壓紋波。當電感電流非零時，進入PWM模式。因為只用一種電路控制兩種模式，所以可以進行無縫轉換。

4.附：電壓電流模式控制框圖

電壓控制模式

電流控制模式

參考文獻
《adaptive Constant On-Time (D-CAP?) Control Study in
Notebook Applications》
《High-efficiency, low-ripple DCS-Control? offers seamless PWM/power-save transitions》
《D-CAP? Mode With All-Ceramic Output Capacitor Application》
《Accuracy-Enhanced Ramp-Generation Design for D-CAP3
Modulation》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的D-CAP模式和DCS-control模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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