D-CAP模式和DCS-control 模式

• 1. 前言
• 2. D-CAP模式
• • 2.1 滞环控制
  • 2.2 恒定导通时间控制(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：电压电流模式控制框图

1. 前言

在看TPS54325的手册时，出现了个D-CAP2模式控制。
在看TPS62150时，出现了个DCS-control模式。
以上两种方式都是在buck的应用中发现的，是TI提出的概念，那么相比于常规的电压控制和电流控制模式到底有哪些优点呢？

2. D-CAP模式

D-CAP:Direct connection to the output CAPacitor 直接连接到输出电容。也称adaptive Constant On-Time 自适应恒导通时间控制。这种控制模式类似滞环控制的升级。
那先说说什么是滞环控制？

2.1 滞环控制

滞环控制，也称为bang-bang控制，是pwm控制方式的一种。
原理是，直接用输出电压与门限电压比。当输出电压低于一定值时，开关管导通，当高于一定值时，开关管关断。

滞环控制的特点：

• 控制简单
• 响应速度快
• 频率随输入输出变化

2.2 恒定导通时间控制(COT)

原理：输出电压纹波谷值直接与参考电压进行对比，生成固定的导通时间脉冲来导通上管MOSFET。当导通时间脉冲到期后，上管MOSFET关断（且下管导通）。
COT是滞环控制的一种。

特点：

• 结构简单
• 瞬态响应快，因为不使用运放
• 频率不定

2.3 D-CAP控制

每个周期开始，高边mos导通，导通时间由Vin和Vout决定，保持开关频率相对恒定。当反馈电压低于参考电压时，高边mos继续保持导通，高边mos关掉后，低边mos导通，当电感电流为0时，低边mos关掉。

从下面公式可以看到，当导通时间与Vin,Vout相关时，开关频率可基本保持不变，只跟外部的RC有关。
特点：

• 相对于COT,开关频率相对恒定
• 不需要环路补偿，瞬态响应快
• 需要大ESR的输出电容，否则环路不稳定

2.4 D-CAP2控制

由于D-cap是需要输出电压纹波的，所以一般需要ESR大的电容，要想在小的ESR的陶瓷电容情况下工作，则需要加入纹波注入。D-cap2相对于D-cap加入了纹波注入，且集成在芯片内部。

下图是D-cap2的原理框图。RF和CF用来将电感上的纹波送到输出电压反馈端，Cb用来隔离直流，将小的交流纹波输入FB端。

2.4 D-CAP3控制

相对于D-cap2，D-cap3增加了采样保持模块，在每个CSP的谷值，采样保持模块采样CSP，并保持到开关的下一个周期。CSN_NEW代替CSN进入FB.

采样保持的内部结构如下。包括两个缓冲器（作用是将SH block与外部隔离），5个开关，电阻电容等。

特点：

• 响应速度快
• 输出电压精度高
• 不需要额外的补偿电路

下表是几种控制器类型的总结。

控制器类型特性

COT	恒定导通时间
ACOT	自适应恒定导通时间
DCAP	=ACOT
DCAP-2	=ACOT + 内部纹波补偿
DCAP-3	=ACOT + 内部纹波补偿 + 提升输出电压精度

3.DCS-control模式

DCS-control：Direct Control with Seamless transition into power-save mode. 无缝转换进入节能模式。
DCS-control本质是一种滞环控制，融合了电压控制。有两个输入引脚VOS和VFB,VFB电压反馈引脚用来跟参考值进行比较，VOS用来直接检测输出电压。
下面是DCS-control的控制框图。

基本原理：
对于高侧mos控制：VOS经过专有电路产生锯齿波，与FB经过误差放大器的输出比较，输出控制脉冲，而计时器控制脉冲的最小导通时间，最小导通时间由Vout,Vin的比率决定。
对于低侧mos控制：在高侧MOSFET关闭以后，低侧MOSFET开启，当电感电流衰减至零，或者比较器让高侧MOSFET再次开启时，低侧MOSFET关闭。施加相应的死时间，以避免MOSFET出现击穿电流。
DCS-control的特点：

• 瞬态响应快，因为VOS没有受误差放大器的带宽的影响，所以反应速度快，不影响开关的导通时间。
• DCM时进入节能模式，CCM时进入PWM模式，两种模式可以平滑的过度。节能模式，使用持续最小“导通”时间的单个开关脉冲，把最小能量传输至输出端，从而实现最小输出电压纹波。当电感电流非零时，进入PWM模式。因为只用一种电路控制两种模式，所以可以进行无缝转换。

4.附：电压电流模式控制框图

电压控制模式

电流控制模式

参考文献
《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》

总结

以上是生活随笔为你收集整理的D-CAP模式和DCS-control模式的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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