今天的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師面臨著越來越大的挑戰(zhàn)，即在更短的時間內(nèi)完成設(shè)計(jì)，同時以最少的補(bǔ)償電路和工作量確保它們在操作環(huán)境中保持穩(wěn)定。環(huán)路補(bǔ)償需要時間并增加額外的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)組件，從而增加成本并降低可靠性。D-CAP 通過不需要環(huán)路補(bǔ)償來解決這個問題。

TI 于 2004 年首次發(fā)明了高級 D-CAP TM控制架構(gòu)，作為電流模式控制的一種形式。術(shù)語“D-CAP”表示電流信息是“直接通過輸出CAP感應(yīng)器感應(yīng)到的”。TI 的第一款 D-CAP 控制器TPS51116是通過將控制器與恒定導(dǎo)通時間調(diào)制器相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。如今，TI 擁有一系列產(chǎn)品，這些產(chǎn)品具有各種調(diào)制器和原始 D-CAP 控制的下一代形式。

D-CAP 控制架構(gòu)的三種形式是：

D-CAP 模式(帶外部紋波注入)

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具有恒定導(dǎo)通時間或固定頻率調(diào)制器。

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在輸出大容量電容上使用ESR來穩(wěn)定環(huán)路。

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帶有外部 RCC 的 DCAP可以操作所有 MLCC輸出電容器。

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D-CAP2 模式

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輸出陶瓷電容支持內(nèi)部相位補(bǔ)償。

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內(nèi)部電感紋波電流“仿真器”電路用于為 D-CAP2 控制生成足夠的斜坡，以比較輸出電壓與參考電壓，以確定是否打開 PWM。

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D-CAP3 模式

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支持帶內(nèi)部相位補(bǔ)償?shù)妮敵鎏沾呻娙荨?

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基于占空比的自適應(yīng)斜坡補(bǔ)償選擇由 D-CAP3 實(shí)現(xiàn)，以提高瞬態(tài)性能和 LC 輸出濾波器范圍。

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D-CAP3 模式通過實(shí)施專門的電路來消除半時間斜坡幅度，從而提高了輸出電壓設(shè)定點(diǎn)精度。 觀看“ D?-CAP3 控制模式降壓 FET 轉(zhuǎn)換器”了解更多信息。

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請注意，所有形式的 D-CAP 控制架構(gòu)都使用自適應(yīng)準(zhǔn)時控制。通過發(fā)送 VIN、VOUT 和 IOUT 來調(diào)整 PWM 開啟時間。

D-CAP 控制模式的工作原理

D-CAP 控制模式將反饋電壓的分壓版本(來自輸出電壓紋波并包含輸出電壓)與輸出電壓設(shè)定點(diǎn)進(jìn)行比較，并決定是否打開 PWM。當(dāng) VBF 低于 VREF(輸出電壓設(shè)定點(diǎn))時，下一個 ON 周期開始。ON 周期持續(xù)一段預(yù)定的時間，輸出電壓偏移輸出電壓紋波的一半，因此需要相應(yīng)地實(shí)施反饋設(shè)計(jì)(圖 3)。

D-CAP 控制基本上是一種不需要相位補(bǔ)償?shù)姆蔷€性控制模式。對于相同的負(fù)載瞬態(tài)，與電壓和電流模式控制相比，它提供更快的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。這導(dǎo)致更少的輸出電容器、更高的功率密度、更低的 BOM 成本和更高的可靠性。

在相同負(fù)載瞬態(tài)條件下，D-CAP 控制與電壓模式相比具有更快的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

D-CAP 的瞬態(tài)響應(yīng)很快，因?yàn)檩敵鲭娙莸?ESR 提供任何負(fù)載變化的即時反饋。D-CAP PWM 比較器在 10ns 內(nèi)以一組 ON 脈沖響應(yīng)。

導(dǎo)通脈沖頻率增加到一個非常高的值，電感器電流在很短的時間內(nèi)上升以匹配輸出電流，從而減少了對輸出電容器的需求。

電壓模式控制使用具有帶寬限制的誤差放大器。它為誤差放大器提供電壓和參考，但對輸出電壓變化的響應(yīng)速度很慢。

此外，盡管 D-CAP 模式 DC/DC 轉(zhuǎn)換器和控制器中沒有時鐘，但開關(guān)頻率容差在工作范圍內(nèi)非常嚴(yán)格且極其穩(wěn)定。

D-CAP3 是最新版本，與以前的模式相比，具有顯著的負(fù)載調(diào)節(jié)優(yōu)勢。當(dāng)使用 MLCC 輸出電容時，它添加了一個特殊電路來消除內(nèi)部紋波(斜坡)直流偏移。這顯著收緊了負(fù)載調(diào)節(jié)。TI 的SWIFT??TPS53513、TPS 53515和TPS53915轉(zhuǎn)換器具有 D-CAP3 控制模式。

此外，D-CAP3 中的內(nèi)部紋波(斜坡)根據(jù)輸出電壓、占空比、輸出濾波器 (LC) 選擇和開關(guān)頻率進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，以提高性能和易用性。

通過單個 Rmode 電阻選擇 RC(斜坡)時間常數(shù)，D-CAP3 控制可實(shí)現(xiàn)最佳時域和頻域性能。

使用具有 D-CAP 控制模式的 TI 產(chǎn)品降低成本并確保您的下一個設(shè)計(jì)的可靠性。