探索如何應用快如閃電的內部補償式ACM拓撲

具有內部補償的高級電流模式(ACM)是TI開發的一款新型控制拓撲，可以支持真定頻調制并與內部補償同步。從根本上來說，該產品類似于仿真峰值電流模式(PCM)控制，可以維護一系列輸入電壓和輸出電壓的穩定性，形成快速的瞬態響應。ACM的不同之處在于，它是一款漸變型、峰值電流模式控制方案，無需外部補償，即可在內部形成斜坡獲得真定頻。ACM對功率級變量（電感器和電容器）還具有良好的抗干擾性能，但在這里，我將更詳細地介紹一下ACM的優點。

為何選擇內部補償式ACM？
有的控制拓撲無需外部補償網絡，即可支持真定頻或偽定頻。然而，使用中也存在一些缺點。

現存的大多數真定頻/無外部補償的轉換器采用傳統的峰值電流模式，將補償組件從電路封裝的外部轉移到電路內部，同時配備了經過設計及優化的內部補償器以滿足各種應用。正因為內部補償需要覆蓋各種穩壓范圍，如果要實現快速的瞬態響應，內部回路和斜坡補償則很難得到優化。環路帶寬也必須有所限制以滿足的大范圍的實際應用。通常而言，您將會看到一個非常緩慢的瞬態響應，尤其在大負載電流發生階躍變化時。

除此之外，還有配備恒定導通時間調制器的控制拓撲。正如TI的D-CAP™/D-CAP3™控制模式一樣，這樣的控制拓撲無需外部補償即可維護偽定頻。對某些VIN和VOUT而言，導通時間是恒定的，且在負載瞬態期間，開關頻率有變化，從而可實現良好的瞬態性能。但是，這樣的頻率變化還會造成電磁干擾問題，特別對電磁干擾敏感的電信應用影響很大。具有內部補償的ACM解決了固定頻率和恒定導通時間控制所帶來的問題。

如下圖1所示的簡化版ACM降壓結構，無需外部補償網絡，就能提供從輸出級至內部集成器的反饋電壓信息。

圖1.簡化版ACM降壓結構
 

簡單的控制結構所具備的優勢：
l輸出電壓反饋回路性能良好，操作簡便。無需補償網絡，僅需RS1和RS2作為電阻分壓器就可以感應Vout，并且被感應的Vout信息將通過VFB發送回控制回路。

l因為PID（比例-積分-微分）或PI（比例-積分）補償不借助外部元件，設計師可以不用采納復雜的補償設計，使其用起來更方便。

l取消使用外部補償元件還可以節省元件數量和寶貴的印制電路板空間。

內部補償式ACM控制概視圖

整體的ACM控制回路框圖如下圖2所示。ACM包含電壓回路、斜坡回路、比較器、電流反饋和脈沖寬度調制（PWM）邏輯。

圖2.ACM控制的內部構件

各構件功能：
l電壓回路感應并處理VFB的錯誤信號。

l斜坡回路根據VIN和PWM信號生成斜坡電壓。經優化的斜坡補償值僅為下降斜率斜坡電壓的一半。

l回路比較器可以產生輸入信號，并且在正端輸入總值等于負端輸入總值時終止PWM循環。

l電流反饋也利用直流電信息優化回路的Q因子。

lPWM邏輯根據時鐘和回路比較器的輸出生成PWM信號。

傳統PCM和內部補償ACM的比較

表1顯示了傳統峰值電流模式和內部補償ACM的比較：
 

表1.傳統峰值電流模式和內部補償式ACM的比較
 

結論
具有內部補償的ACM控制是一款漸變型、峰值電流模式控制方案，無需外部補償，即可在內部形成斜坡獲得真定頻。通過獨立優化電壓回路和斜坡回路的直流及交流部分，ACM可以提供比傳統峰值電流模式更佳的瞬態響應。這種控制模式可以為無需外部補償的可預見頻率的應用提供優化的解決方案。TI的高性能TPS543B20和TPS543C20降壓轉換器內含全新的內部補償式ACM控制。轉換器支持25/40A,具有堆棧能力（僅TPS543C20），并且包括易用的內部補償、低EMI噪音的固定頻率和全微分感應，可以達到最佳的VOUT設定點精度。