迟滞模式控制的学习
迟滞模式控制原理及优缺点
在开关电源中，大的可分为三大控制模式，分别是电压模式控制，电流模式控制，迟滞模式控制。今天先简要介绍下迟滞模式控制的优缺点，其中比较广泛的是COT控制，这个后续章节单独介绍。
原理
架构图如下
普通型的迟滞降压稳压器的控制方式是比较简单的，事实上就是在输出电容上检测输出纹波电压，然后到比较器里面和一个基准比较，当输出电压高于上限电压的时候，就关断上位MOS管，当输出电压低于下限电压的时候，就开通上位MOS管。这个就是迟滞稳压器的控制方式，它是最简单的控制环路，所以它的动态响应也是最快的。
迟滞控制示意图
控制逻辑：
- VFB < VL，上管打开，进入Ton时间，电感电流上升，Vo上升。
- VFB > VH，上管关闭，下管续流，进入Toff时间，电感电流下降，Vo下降。
这里可以提炼出三个关键信息：
- 滞环宽度：VL， VH是不同的值，有个压差ΔV，这个就是滞环宽度。ΔV= VH - VL，通常几十mV~几百mV。
- 无固定频率：整个控制回路是没有固定频率的，开关频率由负载电流、输入电压、电感和滞环宽度动态决定。
- 依赖输出电容ESR：通过电容ESR的纹波电压触发阈值比较（类似COT模式，但控制逻辑更简单）。
了解了上述原理，这里就可以总结其优缺点以及适用场景了。
优缺点
优点
- 超快瞬态响应：直接响应输出电压变化，无环路延迟，适合负载剧烈波动的场景。
- 无需补偿网络：省去传统电压/电流模式中的Type II/III补偿设计，简化环路稳定性调试。
- 天然抗干扰：滞环宽度可抑制高频噪声引起的误触发。
缺点：
- 变频运行：开关频率随输入电压、负载变化，可能导致EMI设计复杂化。
- 输出电压纹波较大：滞环宽度直接决定纹波，难以满足超低纹波需求（如精密模拟电路供电）。
- 对ESR敏感：低ESR电容（如陶瓷电容）可能导致触发信号不足，需额外注入纹波。
对比其他控制模式，如下（这个表后续会经常出现）
| 特性 | 迟滞控制 | 电压模式 | 电流模式 | COT模式 |
|---|---|---|---|---|
| 控制方式 | 滞环阈值触发 | 误差放大器+PWM | 电流环+PWM | 固定导通时间 |
| 频率特性 | 变频 | 定频 | 定频 | 变频 |
| 瞬态响应 | 最快，无延迟 | 慢 | 中等 | 快 |
| 设计复杂度 | 最简单，无补偿 | 复杂，需补偿 | 中等，需斜率补偿 | 简单，无补偿 |
| 纹波大小 | 较大，由ΔV决定 | 小，依赖补偿 | 小 | 中等，依赖ESR |
典型应用场景
根据其优缺点，就可以知道其适用场景了。
适用场景
- 动态负载供电：如服务器CPU、FPGA核心电源（负载电流从1A→50A阶跃变化）。
- 快充协议切换：USB PD协议中5V/9V/12V/20V的快速电压调整。
- 汽车电子：车载信息娱乐系统（Infotainment）的DCDC转换，应对发动机启停的输入电压波动。
不适用场景
- 需要严格定频的应用：如通信基站电源（避免干扰射频链路）。
- 超低噪声电源：如高精度ADC/DAC供电（纹波需<1mV）。
设计要点
接下来就到了关键的迟滞控制设计环节了。前面谈到了概念里面，一个是滞环宽度，一个是输出电容的ESR，这两个怎么去设计呢？
滞环宽度
- 纹波和效率的取舍：增大ΔV可降低开关频率（提高轻载效率），但会增大输出纹波电压。
- 典型值：ΔV取Vo的0.5% ~ 2%（如5Vo取25mV ~ 100mV）。
电容选择
- ESR要求：传统电解电容（ESR较高）可直接使用，全陶瓷电容需外接纹波电路（如注入RC网络）。
举例（LM3485）【来源于TI的《buck基础知识》文档】，用以说明其应用注意事项。
打开LM3485规格书，其典型应用电路图如下：
图中有个Cff电容，其作用为把输出电压绕过上拉电阻R1，直接加到反馈端，使得输出纹波电压不用很高就可以使得输出稳定，从而减小纹波。文档中对比了高ESR电容和低ESR电容的波形图，全陶瓷电容的ESR极低（＜1mΩ），导致自然纹波小，无法达到滞环宽度，比较器无法正常触发。
| 采用电解电容 | 采用低ESR的陶瓷电容 |
|---|---|
 |  |
外加注入RC网络
问题来了，为什么RC注入放在了SW的位置，而不是输出Vo？这个值怎么去取呢？为什么下拉电阻还要个100pF电容？
RC注入放在SW位置原因：
- 信号相位与控制逻辑匹配：SW是Buck电路开关节点，电压波形为方波（Vin与0之间切换），包含高频开关噪声和丰富的谐波成分。通过RC网络（低通滤波）将SW方波转换为锯齿波，叠加到反馈电压上，匹配迟滞比较器。如果放在Vo，Vo是经过LC滤波后的平滑直流电压，高频开关噪声被滤除，直接注入纹波效率低，要很大的RC才能生成足够幅度的纹波，会导致响应慢。
- 避免干扰输出电压精度：纹波通过RC网络仅影响反馈路径（如分压电阻网络），不直接影响Vo的直流精度。Vo是负载供电端，直接注入纹波可能增加输出噪声，影响负载性能。
选值计算：
- Rinj推荐1k ~ 10k；Cinj推荐100pF-1nF。
- 计算
下拉电阻100pF的作用：
- 旁路会影响FB比较器不当触发的高频噪声。
其他注意事项：
- RC时间常数与开关频率匹配：应远低于开关频率（fsw），以确保纹波充分衰减为锯齿波。
- 布局优化：RC网络尽量靠近SW节点和反馈分压电阻，减少寄生电感。
- 避免过度注入：过大的纹波可能导致比较器误触发或效率下降。
总结
好了，关于迟滞控制的简要概念，先记录到这了，下一个把COT控制技术总结一下。
最后，如果想了解下迟滞控制的有关芯片，可以看看TI的TPS63802（Buck-Boost芯片，适合电池供电设备），ADI的LTC3871（高频迟滞控制器，适用于工业电源）。