相信看過(guò) TI 官網(wǎng)資料的朋友一定對(duì)這個(gè) DCAP 控制器框圖很熟悉。它和我們之前搭建的 COT 控制器的模型基本一致,包含了恒定時(shí)間定時(shí)器(On-time Timer)、最小關(guān)斷時(shí)間定時(shí)器(Minimum Off-time Timer)、電流過(guò)零檢測(cè)(Zero-crossingDetection)、以及上下管的驅(qū)動(dòng)。
輸出電壓通過(guò)簡(jiǎn)單的分壓網(wǎng)絡(luò)做采樣得到含有 ESR 紋波的反饋信號(hào),反饋信號(hào) vfb 和參考電壓 vref 比較,當(dāng) vfb 低于 vref 時(shí),比較器輸出拉高。此時(shí),最小關(guān)斷定時(shí)器也需要準(zhǔn)備好,在上一個(gè)
開(kāi)關(guān)周期中關(guān)斷階段,當(dāng) PWM latch Q 拉低時(shí),最小關(guān)斷定時(shí)器才開(kāi)始以恒定電流 Ioff 給 Coff 充電,當(dāng) Coff 電壓大于設(shè)定好的參考電壓時(shí),最小關(guān)斷定時(shí)器的比較器輸出一定會(huì)拉高。接著往右看,這里多了一個(gè)或門(mén),PWM latch Q 是拉低的,最小關(guān)斷定時(shí)器的輸出是拉高的,因此或門(mén)的輸出在上一個(gè)周期的關(guān)斷階段一定是高電平。這個(gè)高電平輸入到與門(mén),它會(huì)一直等待 vfb 低于 vref,Loop 比較器拉高信號(hào)的到來(lái)。等與門(mén)的兩個(gè)輸入都為高電平之后,PWM latch 的 S 拉高,使得 PWMlatch Q 拉高,從而驅(qū)動(dòng)上管的驅(qū)動(dòng)拉高。
只不過(guò)在這里,PWM latch Q 的高電平信號(hào)之后接入了另一個(gè)與門(mén),它也需要等待下管關(guān)斷信號(hào)結(jié)束,防止上下管的直通,也即是圖中的 cross conduction control。同樣地,下管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)做了一毛一樣的邏輯處理。
恒定導(dǎo)通定時(shí)器的控制和之前表述的 ACOT 一毛一樣,不多言。
值得注意的是,ZCD 過(guò)零檢測(cè)部分,與之前介紹的方式比較類(lèi)似。通過(guò)在關(guān)斷階段采樣開(kāi)關(guān)結(jié)點(diǎn)的電壓,當(dāng)電壓逐漸增大變?yōu)檎妷簳r(shí),比較器翻轉(zhuǎn),關(guān)斷下管的驅(qū)動(dòng)信號(hào),從而進(jìn)入 DCM 模式。想象一下,ZC latch 的 S 端什么時(shí)候會(huì)拉高呢?S 端接入了一個(gè)非門(mén),在非門(mén)之前的信號(hào)就是最小關(guān)斷定時(shí)器的輸出和 PWM latch Q 輸出的或信號(hào)。所以,只有一種,PWM latch Q 和最小關(guān)斷定時(shí)器的比較器輸出,兩者都拉低。
實(shí)際上,PWM latch Q 控制著最小關(guān)斷定時(shí)器 Coff 電容電壓。Q 拉高,Coff 電壓被放電至零,最小關(guān)斷定時(shí)器的比較器輸出一定是低;Q 拉低,Coff 電壓被充電,未充到設(shè)定的參考電壓時(shí),最小關(guān)斷定時(shí)器的比較器輸出是低,充到設(shè)定的參考電壓時(shí),最小關(guān)斷定時(shí)器的比較器輸出為高。所以,只有在最小關(guān)斷定時(shí)器充電階段,才滿(mǎn)足上述兩者均拉低的要求。因此可以判定,ZC latch S 由 Q 拉低觸發(fā),這么做當(dāng)然是為了 SW 降低到二極管鉗位電壓之后才開(kāi)始采樣。筆者比較擔(dān)心的是,從 Q 信號(hào)到 SW 真正拉低至下管的體二極管鉗位電壓時(shí),仍然有比較大的時(shí)間延遲。就有可能出現(xiàn),Q 拉低觸發(fā) ZCD 檢測(cè)開(kāi)始,而 SW 還處在從 Vin 下降的階段,從而引起 ZCD 信號(hào)誤動(dòng)作。
圖 43 part9 中的 ZCD 邏輯(為了方便表述,再貼一次)
細(xì)心的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn),(如果跑過(guò)我分享的仿真模型)在上一篇的文章圖中,ZCD latch S 的觸發(fā)信號(hào),使用了一個(gè)比較投機(jī)取巧的方法。上下管驅(qū)動(dòng)一定是需要死區(qū)時(shí)間的。將下管的 PWM 信號(hào)在 delay 一定的時(shí)間獲得 ZCDTrigger 信號(hào),將兩者異或,就可以獲得一個(gè)從下管 PWM 開(kāi)始的脈沖信號(hào)。
這樣做的好處是,下管 PWM 開(kāi)始時(shí)刻,足夠保證 SW 電壓已經(jīng)降低到負(fù)的二極管鉗位電壓。
再回頭來(lái)看 DCAP 框圖,ZCD latch Q 拉高,將 SW 接入 過(guò)零比較器 Zero-crossing Comparator 與 GND 比較。當(dāng) SW 電壓大于 GND 時(shí),說(shuō)明電感電流已經(jīng)過(guò)零了,此時(shí)需要關(guān)斷下管的 PWM 信號(hào)。而下管的 PWM 信號(hào)與 ZCD latchQ 信號(hào)是相與關(guān)系,因此只要拉低 ZCD latch Q 即可,也即置位 ZCD latch R 端。
當(dāng)電感電流過(guò)零時(shí),過(guò)零比較器的輸出與 PWM latch Q 信號(hào)相或,此時(shí) PWM latch Q 信號(hào)一定是低電平,則它倆的或門(mén)輸出為高電平,或門(mén)之后接了一個(gè)與門(mén)。與門(mén)的另一端是最小關(guān)斷定時(shí)器的比較器輸出與 PWM latch Q 相或后的信號(hào),根據(jù)之前的分析,只有 Coff 電容充電階段,最小關(guān)斷定時(shí)器的比較器輸出與 PWM latch Q 相或后的信號(hào)才為低電平,其他時(shí)刻均為高電平。所以,與門(mén)的輸出信號(hào),在 Coff 電容充電結(jié)束以及過(guò)零比較器輸出拉高時(shí),一定為高電平,從而置位 ZCD latchR 端,順利地關(guān)閉下管的 PWM 信號(hào)。
圖 44 simplisDCAP 仿真
在 Simplis 仿真方面,基本控制框圖類(lèi)似,ZCD 檢測(cè)基本和 DCAP 控制框圖保持一致,增加了 PWM 驅(qū)動(dòng)死區(qū)時(shí)間。