【導(dǎo)讀】眾所周知，德州儀器一直以來就是排名第一的模擬大廠，其電源控制器和模擬信號鏈產(chǎn)品占據(jù)較大的份額。因此，非常有必要說一說 TI 的 DCAP 系列控制器，它被廣泛地應(yīng)用在計算機(jī)、服務(wù)器以及存儲等領(lǐng)域。
眾所周知，德州儀器一直以來就是排名第一的模擬大廠，其電源控制器和模擬信號鏈產(chǎn)品占據(jù)較大的份額。因此，非常有必要說一說 TI 的 DCAP 系列控制器，它被廣泛地應(yīng)用在計算機(jī)、服務(wù)器以及存儲等領(lǐng)域。前面已經(jīng)說過 DCAP 控制器也是 ACOT 原理的控制器，TI 把它稱為“Direct connection to the output CAPacitor”,縮寫為 DCAP。
圖 42DCAP 控制器框圖
相信看過 TI 官網(wǎng)資料的朋友一定對這個 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，包含了恒定時間定時器(On-time Timer)、最小關(guān)斷時間定時器(Minimum Off-time Timer)、電流過零檢測(Zero-crossingDetection)、以及上下管的驅(qū)動。
輸出電壓通過簡單的分壓網(wǎng)絡(luò)做采樣得到含有 ESR 紋波的反饋信號，反饋信號 vfb 和參考電壓 vref 比較，當(dāng) vfb 低于 vref 時，比較器輸出拉高。此時，最小關(guān)斷定時器也需要準(zhǔn)備好，在上一個開關(guān)周期中關(guān)斷階段，當(dāng) PWM latch Q 拉低時，最小關(guān)斷定時器才開始以恒定電流 Ioff 給 Coff 充電,當(dāng) Coff 電壓大于設(shè)定好的參考電壓時，最小關(guān)斷定時器的比較器輸出一定會拉高。接著往右看，這里多了一個或門，PWM latch Q 是拉低的，最小關(guān)斷定時器的輸出是拉高的，因此或門的輸出在上一個周期的關(guān)斷階段一定是高電平。這個高電平輸入到與門，它會一直等待 vfb 低于 vref，Loop 比較器拉高信號的到來。等與門的兩個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)動上管的驅(qū)動拉高。
只不過在這里，PWM latch Q 的高電平信號之后接入了另一個與門，它也需要等待下管關(guān)斷信號結(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)動信號做了一毛一樣的邏輯處理。
恒定導(dǎo)通定時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 過零檢測部分，與之前介紹的方式比較類似。通過在關(guān)斷階段采樣開關(guān)結(jié)點(diǎn)的電壓，當(dāng)電壓逐漸增大變?yōu)檎妷簳r，比較器翻轉(zhuǎn)，關(guān)斷下管的驅(qū)動信號，從而進(jìn)入 DCM 模式。想象一下，ZC latch 的 S 端什么時候會拉高呢？S 端接入了一個非門，在非門之前的信號就是最小關(guān)斷定時器的輸出和 PWM latch Q 輸出的或信號。所以，只有一種，PWM latch Q 和最小關(guān)斷定時器的比較器輸出，兩者都拉低。
實(shí)際上，PWM latch Q 控制著最小關(guān)斷定時器 Coff 電容電壓。Q 拉高，Coff 電壓被放電至零，最小關(guān)斷定時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，最小關(guān)斷定時器的比較器輸出是低，充到設(shè)定的參考電壓時，最小關(guān)斷定時器的比較器輸出為高。所以，只有在最小關(guān)斷定時器充電階段，才滿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始采樣。筆者比較擔(dān)心的是，從 Q 信號到 SW 真正拉低至下管的體二極管鉗位電壓時，仍然有比較大的時間延遲。就有可能出現(xiàn)，Q 拉低觸發(fā) ZCD 檢測開始，而 SW 還處在從 Vin 下降的階段，從而引起 ZCD 信號誤動作。
圖 43 part9 中的 ZCD 邏輯（為了方便表述，再貼一次）
細(xì)心的讀者會發(fā)現(xiàn)，（如果跑過我分享的仿真模型）在上一篇的文章圖中，ZCD latch S 的觸發(fā)信號，使用了一個比較投機(jī)取巧的方法。上下管驅(qū)動一定是需要死區(qū)時間的。將下管的 PWM 信號在 delay 一定的時間獲得 ZCDTrigger 信號，將兩者異或，就可以獲得一個從下管 PWM 開始的脈沖信號。
這樣做的好處是，下管 PWM 開始時刻，足夠保證 SW 電壓已經(jīng)降低到負(fù)的二極管鉗位電壓。
再回頭來看 DCAP 框圖，ZCD latch Q 拉高，將 SW 接入 過零比較器 Zero-crossing Comparator 與 GND 比較。當(dāng) SW 電壓大于 GND 時，說明電感電流已經(jīng)過零了，此時需要關(guān)斷下管的 PWM 信號。而下管的 PWM 信號與 ZCD latchQ 信號是相與關(guān)系，因此只要拉低 ZCD latch Q 即可，也即置位 ZCD latch R 端。
當(dāng)電感電流過零時，過零比較器的輸出與 PWM latch Q 信號相或，此時 PWM latch Q 信號一定是低電平，則它倆的或門輸出為高電平，或門之后接了一個與門。與門的另一端是最小關(guān)斷定時器的比較器輸出與 PWM latch Q 相或后的信號，根據(jù)之前的分析，只有 Coff 電容充電階段，最小關(guān)斷定時器的比較器輸出與 PWM latch Q 相或后的信號才為低電平，其他時刻均為高電平。所以，與門的輸出信號，在 Coff 電容充電結(jié)束以及過零比較器輸出拉高時，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。
圖 44 simplisDCAP 仿真
在 Simplis 仿真方面，基本控制框圖類似，ZCD 檢測基本和 DCAP 控制框圖保持一致，增加了 PWM 驅(qū)動死區(qū)時間。
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