pwm控制的基本原理是冲量等效原理（单片机pwm控制的基本原理）

本应用笔记详细介绍了零曝光脉宽调制(PWM) 控制(ZDP)。 TMZDP TM 是MPS 专有的固定频率电源控制方法，与常见的固定频率控制方法（例如电压模式控制或峰值电流模式控制）相比，可提供改进的瞬态响应。

介绍

MPS 的零延迟PWM (ZDP)TM 控制为电源设计提供了许多好处，包括快速瞬态响应和稳定的开关频率(f) SW 描述了一些常见的控制拓扑（电压模式控制、电流模式控制和时序[COT] 控制） ）建立与ZDP 进行比较的基线。 TM 后面的ZDPTM 也详细介绍了它的好处。

常规控制方法

电压模式控制

电压模式控制是最简单的控制方法之一。图1 显示了电压模式控制。

图1: 电压模式控制

反馈电压与参考电压（V）之间的差值FB-REF放大五级以产生误差信号（通常是计算出的电压）。将误差信号与工厂级的电压斜坡进行比较，以生成工厂值周期。电压模式控制需要高ESR 电容器或3 类补偿来稳定系统。控制增益也与输入电压(V) 成正比。 IN 这会导致交叉频率随VIN 变化。 IN 为了避免这种情况，斜坡电压应与VIN 成比例。

峰值电流模式控制

峰值电流模式控制是汽车电源最常用的控制方法之一。图2 显示了峰值电流模式控制。

图2: 峰值电流模式控制

与VV电压模式类似，控制FB-REF的五级放大以产生误差信号。峰值电流模式控制将误差信号与传感器电流信号(I) 进行比较。 L)))，通常通过镜像MOSFET、检测电阻或无损流动电路来检测。通常，峰值电流模式地形包括斜率补偿信号，以确保50% 周期内的稳定值。 L循环中，补偿的复杂度降低，只需要Type 2补偿。这也消除了控制增益效应V.IN，这意味着重叠频率在整个五星级年份中保持相对稳定。在范围内。

在转换转换期间，电流信号在峰值电流模式拓扑中不稳定，并且当高侧MOSFET (HS-FET) 导通时，PWM 基准应在短时间内变为空白。与电压模式控制、传统COT 或ZDPTM 相比，这会导致更长的最小时间(t)。

在MPQ2167、MPQ4436、MPQ4323 和MPQ4430 等MPS 器件中，实现了峰值电流模式控制。

传统的固定时间(COT) 控制

在高性能应用中，传统的COT控制用于提高短期性能。图3 显示了传统的COT 控制。

图3: 传统COT 控制

传统的COT 控制直接将FB 与V 直接比较，以比较VREF 触发脉冲上的脉冲。只有当反馈信号波连接到I.L 时，才会发生这种情况。这可能来自输出电容器ESR、位于电感器上方的斜坡注入电路或内部生成的合成斜坡。当FB下降到低于V REF 或误差信号或误差信号时，产生定时脉冲并输入到栅极驱动器。在大的瞬变情况下，通过内部最小时间产生连续的实时脉冲，以快速恢复输出电压（VOUT）。与电压模式控制和电流模式控制相比，这提供了更好的负载瞬态响应。

与通过2 类补偿的V FB 相比，误差放大器(EA) 可用作生成误差信号的慢速路径，从而实现传统的COT 控制，从而减少COT 拓扑系统的组件数量。

由于在负载瞬态反应期间可能会出现连续的实时脉冲，因此fSW 可能不适合在EMI 性能更受关注的情况下应用，例如在工业或汽车电子中，其中EMI 要求非常严格，以减少系统。

COT 控制在MPQ2179、MPQ2172 和MPQ3431A 等MPS 器件中实现。

零延迟PWM 控制(ZDPTM)

建筑结构结构

零露天PWM (ZDP)TM 控制可实现与传统COT 控制相同的负载瞬态性能，但采用固定频率方法。 TM值。

图4: 零开路PWM(ZDP)TM) 控制

与传统的KOT 控制类似，ZDPTM 将反馈节点直接连接到PWM 比较器，从而创建到PWM 比较器的快速路径，从而绕过EA。该快速路径可快速改变驱动HS-FET 和低侧MOSFET (LS-FET) 的占空比，以补偿VOUT 波动，而无需向上或向下增加补偿值。例如，当V OUT 由于大负载瞬态而下降时，在下一个周期中，占空比会在下一个周期中增加，以便为输出电容器提供恢复V OUTZDP 的功率，津巴布韦民主党TM无需调整f即可实现这一点。 SW（见图5）。

图5: 传统COT控制vsZDP 津巴布韦民主党TM

与传统的COT控制类似，使用EA的慢路径会提高控制精度。使用慢速路径(V)FB-五级REF 会产生误差信号。该信号通过连接到交流电的电流信号和斜坡补偿斜坡而斜坡化。然后将求和信号与V 进行比较。在FB 中输入使用固定频率时钟作为复位信号的PWM 插件块。与Type 3补偿相比，ZDPTM Type 2补偿可以节省设计周期时间，从而实现周期稳定性。

ZDPTM 与峰值电流模式控制的区别在于，采用ZDP 的峡谷水流传感TM 不需要消隐时间，因为当LS-FET 导通时，可以感测电流时间，不需要消隐时间。通过消除死区时间，降低t 允许设备在较低占空比下运行，因为V 值较大。 IN:VOUT 比，以及更高的fSW。

ZDPTM 在MPQ4340、MPQ4371 和MPQ2286 等MPS 器件中实现。

仿真结果(1)

图6显示了MPQ4340瞬态仿真的仿真结果。

图6: MPQ4340 负载瞬态响应

其中PWM- 为反馈信号； PWM 是补偿信号、AC 组合电流检测和斜坡补偿的总和； HSG 是高端门启动信号。

输出负载从0A 变为4A 引起的低RF 过冲后，VOUT 快速恢复。 OUT 循环量与PWM- 成正比。

一旦PWM 超过PWM-（见图7），HSG 就会开启（见图7）。

图7: HSG 在MPQ4340 负载瞬态响应期间开启

一旦五个OUT 下降，高SG 脉冲宽度就会增加，为输出提供更多能量，并在负载阶跃后校正VOUT。

图8 显示占空比如何随着负载增加而变化，同时仍保持恒定的fSW（参见图8）。

图8: MPQ4340 负载瞬态响应期间的占空比

图8 中的绿色曲线显示了第7 页的图6 和图7 中的图7 所示的HSG 曲线的占空比（以百分比表示）。在几个转换周期中，占空比从27% 增加到35%，以减少五班。 OUT允许V（由负载增加引起），并允许V（由负载增加引起）OUT。图8 中的蓝色曲线代表常数f 下的HIPC。 SW(2.2MHz) 整个负载瞬时运行。

为了观察控制计划的稳定性，创建了模拟预兆图（见图9）。

图9: MPQ4340 波特图

相位差和增益幅度超出了大多数设计目标。交叉频率约为63kHz。由于快速路径，大信号瞬态响应在63kHz 交叉频率下比预期更好。通常，对于传统的COT控制，预兆图不能准确地反映与传统电流模式控制装置的预兆响应相比负载瞬时响应的改进。

注：

(1) (1) V IN=12V，VIN=12V，VOUT=3.3V，0A 至4A 负载水平，50A/s，fSW=2.2MHz，L=1g H，COUT=2 x 22g F，测试模拟MPQ4340 上的电容器电压降。

与其他固定频率控制方法（例如电压调节模式和峰值电流模式控制）相比，零暂降PWM (ZDP)TM 控制快速路径大大提高了瞬态响应。图10 显示了ZDP 从0A 到3.5A 之间的瞬时比率。 TM (MPQ4340) 和峰值电流模式控制(MPQ4430)。 MPQ4340 和MPQ4430 具有相同的电导、电容和fSW。

图10: 采用ZDPTM 的负载瞬态与峰值电流模式控制

波形显示MPQ4430 的523m VPK-PK 和MPQ4430 的170mV 瞬态负载PK-PK。 MPQ4340 的瞬态响应比MPQ4430 好得多。这使得用户可以使用更少的输出电容器，同时提高瞬态性能。

在使用峰值电流模式控制的设备中允许MPQ4340 的T 通道非常短。 MPQ4340 的最长t-pass 允许MPQ4340 将扩展的汽车电池电压（高达18V）直接转换为1.8V。同时切换到具有频谱(FSS) 的AM 频段以上。

固定频率使ZDPTM 能够提供出色的频率稳定性。带有ZDP 的DevicesTM（例如MPQ4340）也可以与外部时钟同步，也可以与FSS 同步使用。 TM 可用于具有严格EMC 要求的应用，例如汽车应用。

结论

与传统峰值电流模式控制相比，PWM(ZDP)TM 控制提高了负瞬态性能，同时在负瞬态期间保持固定频率。 TM 由传统的COT 控制，其波动为f 。使用ZDP 对MPS 产品进行仿真和硬件测试，通过允许器件在高f/SW 下使用，证明了这些优势。

审稿人：彭静