关于Buck电路纹波控制的方式

前段时间看了一些关于Buck电路纹波控制的方式，在这里做个总结。相比于传统的平均电压环路或电压电流环路，纹波控制方式能够实现更低的成本或者更快的响应速度。

Buck最简单的控制方式便是不需要任何补偿电路，仅依靠一个比较器和Buck电路本身就能实现稳定，输出电压直接与载波交截，但是输出电容ESR要满足一定条件，如下图，输出电容ESR提供了环路补偿的功能，使系统拥有较好的相位裕度。

但是上述方式有诸多限制，如输出电容ESR大，往往需要在输出电容支路增加电阻，影响效率和输出纹波。

一种改进的方式是采用变频的方式，固定开关的导通时间(或关断时间)，也是利用输出电压纹波与参考信号交截确定开通时间，这里的输出电压纹波其实是引入的电感电流信号的反馈（电感电流的纹波只流过输出电容，在Co的ESR会产生压降）。因为输出电流的波动会立即反映到Ico，所以这种控制方式能在一周期内响应负载的瞬变。

但此种控制方式对输出电容容值、ESR以及Ton有要求，目的就是保证输入电压纹波与电感电流纹波保持同相位。

COT和FOT开关频率相关因素较多，为了消除输入输出电压对开关频率的影响，一般Ton或Toff时间都会设置成与输入输出电压相关的量，如下图，Ton与输入电压成正比以抵消输入电压对开关频率的影响(假设输出电压固定)。

因为对输出电容ESR还是有要求，所以对变换器输出电压纹波以及效率还是会有影响，这种控制方法本质上是利用电感电流纹波信号，所以可以通过一些方法引入电感电流纹波信号从而不需要ESR，如下图：

采用斜波补偿又会对系统稳态偏差产生影响，所以有人提出另一种方式(V2 control)来消除稳态偏差，就是将输入电压先与参考电压经过一个补偿环节，因为误差放大器直流增益很大，所以Vo与Vref的偏差基本可以忽略。

同时为了解决COT或FOT只能响应Toff或Ton时刻的负载瞬变，有人做了如下改进：Ton时刻不仅与输入电压相关，还受Verr(t)决定。

可见Buck纹波控制方式从最初的很简单的控制方式，为了解决一些应用上存在的问题，逐渐演变为较为复杂的方式，在有些地方可能得不偿失，所以实际选择采用哪一种控制还需要看具体应用注重哪些性能，做针对性的选择，这样才是最具性价比的选择。