怎樣選擇最優(yōu)的 Buck 轉換器拓撲？

　　摘要

　　基本的Buck轉換器拓撲都是一樣的，但控制該轉換器工作的方法卻是多種多樣的，不同的方法帶來不同的特性。與之對應的是現(xiàn)實中的負載特性也各自不同，如何將不同的轉換器拓撲和各種不同的應用對應起來呢？了解各種拓撲的基本特性和限制，清楚自己的應用需求，這是實現(xiàn)正確選擇的基本條件。

　　一、 概述

　　基本的 Buck 轉換器拓撲是這樣的：

圖一、Buck轉換器的基本拓撲

　　在此拓撲中，高端功率開關S1和低端功率開關S2輪流導通，由此形成的斬波信號經電感L和輸出電容COUT濾波以后形成輸出電壓，輸出電壓VOUT的高低由S1導通時間的占空比所決定。

　　一個完整的Buck系統(tǒng)需要對某些信號進行檢測以確定如何對開關的占空比進行控制，而在電路中可供檢測作為Buck控制系統(tǒng)的反饋信號是多種多樣的，控制開關占空比的方法也有很多種。現(xiàn)實中的負載也各自具有獨特的個性，它們對為之供電的Buck 轉換器的特性要求也不一樣，這就導致了各種不同控制架構的出現(xiàn)。

　　立锜科技的DC/DC產品目錄中有多種不同類型的Buck轉換器，它們分別使用了不同的控制架構。最傳統(tǒng)的是電流模式（Current Mode， CM）和固定導通時間（Constant-On-Time， COT）模式，還有結合了兩者特性的電流模式固定導通時間（Current Mode Constant-On-Time， CMCOT）模式，以及改進后的固定導通時間（Advanced Constant-On-Time， ACOT?）模式。這些不同的控制架構實現(xiàn)方法不同，各自具有不同的特性，其優(yōu)勢和限制也是各自不同的。

　　面對如此繁多的控制架構，我們應該怎樣針對自己應用的需要選擇合適的架構呢？讓我們從了解開始。

　　二、 電流模式（Current Mode， CM）

　　最傳統(tǒng)的電流模式Buck轉換器通過對MOSFET功率開關的導通時間進行控制以實現(xiàn)對輸出電壓的調節(jié)，它有一個固定頻率的內部時鐘控制著開關的節(jié)奏，導通時間的決策依據(jù)來源于電感峰值電流檢測信號和誤差放大器的比較結果。下面是它的電路拓撲和與之對應的波形示意圖：

圖二、電流模式Buck轉換器電路拓撲

圖三、電流模式Buck轉換器的工作波形

　　這種架構的控制回路的帶寬是由誤差放大器進行設定的，一般被限定在遠小于開關切換工作頻率的水平上。

　　RT8059 是一款封裝為TSOT-23-5的電流模式 Buck 轉換器，最高工作電壓為5.5V，輸出電流能力為1A，以1.5MHz的固定頻率工作。這是它的應用電路圖：

圖四、電流模式Buck轉換器的電路實例

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