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ZHCSYL6 July 2025 LMR71915

ADVANCE INFORMATION

7.3.1 控制架构

LMR719xx 降压开关转换器采用恒定导通时间 (COT) 控制方案。COT 控制方案使用计时电阻器 (R_T) 设置高侧 FET 的固定导通时间 t_ON。t_ON 随 V_IN 的变化而调整，与输入电压成反比，以便在连续导通模式 (CCM) 下保持固定频率。t_ON 到期后，高侧 FET 保持关断状态，直到反馈引脚等于或低于 1V 的基准电压。为了保持稳定性，反馈比较器要求关断期间的最小纹波电压与电感器电流同相。此外，关断期间反馈电压的这一变化必须足够大，以压制反馈节点上存在的任何噪声。建议的最小纹波电压为 20mV。在某些情况下，可能需要更大的纹波电压才能实现稳健运行。当 SW 引脚或 BST 引脚与 FB 引脚之间过度耦合时，情况尤其如此。与其他方法相比，1 型纹波生成方法更容易受到噪声注入的影响。请参阅表 7-1 了解不同类型的纹波注入方案，确保在整个输入电压范围内保持稳定。

在快速启动或正负载阶跃期间，稳压器以最短的关断时间运行，直到实现稳压。此功能可实现极快的负载瞬态响应，同时将输出电压下冲降至最低。如果在稳态运行时调节输出，关断时间会自动调节，产生输出电压稳压所需的 SW 引脚占空比，从而保持固定的开关频率。在 CCM 下，开关频率 F_SW 由 R_T 电阻器编程。

表 7-1 纹波生成方法

TYPE 1	TYPE 2	TYPE 3
最低成本	降低的纹波	最小纹波

$R_{E S R} \geq \frac{20 mV \times V_{O U T}}{V_{F B} \times ∆ I_{L}}$ $R_{E S R} \geq \frac{V_{O U T}}{2 \times V_{I N} \times F_{S W} \times C_{O U T}}$	$R_{E S R} \geq \frac{20 mV}{∆ I_{L}}$ $R_{E S R} \geq \frac{V_{O U T}}{2 \times V_{I N} \times F_{S W} \times C_{O U T}}$ $C_{F F} \geq \frac{1}{2 π \times F_{S W} \times (R_{F B B} \| \| R_{F B T})}$	$C_{A} \geq \frac{10}{F_{S W} \times (R_{F B B} \| \| R_{F B T})}$ ${R_{A} \times C}_{A} \leq \frac{(V_{I N} - V_{O U T}) \times T_{O N}}{20 mV}$ $C_{B} \geq \frac{T_{s e t t l e}}{3 \times R_{F B T}}$

TYPE 1

TYPE 2

TYPE 3

最低成本

降低的纹波

最小纹波

R_{E S R} \geq \frac{20 mV \times V_{O U T}}{V_{F B} \times ∆ I_{L}}

R_{E S R} \geq \frac{V_{O U T}}{2 \times V_{I N} \times F_{S W} \times C_{O U T}}

$R_{E S R} \geq \frac{20 mV}{∆ I_{L}}$

$R_{E S R} \geq \frac{V_{O U T}}{2 \times V_{I N} \times F_{S W} \times C_{O U T}}$

C_{F F} \geq \frac{1}{2 π \times F_{S W} \times (R_{F B B} | | R_{F B T})}

C_{A} \geq \frac{10}{F_{S W} \times (R_{F B B} | | R_{F B T})}

{R_{A} \times C}_{A} \leq \frac{(V_{I N} - V_{O U T}) \times T_{O N}}{20 mV}

C_{B} \geq \frac{T_{s e t t l e}}{3 \times R_{F B T}}

表 7-1 介绍了在反馈节点上生成相应电压纹波的三种不同方法。1 型纹波生成方法使用与输出电容器串联的单个电阻 R_ESR。生成的电压纹波包含两个分量：由电感器纹波电流对输出电容器充电和放电引起的电容纹波，以及电感器纹波电流流入输出电容器并流过串联电阻 R_ESR 引起的电阻纹波。电容纹波分量与电感器电流异相，在关断期间不会单调下降。电阻纹波分量与电感器电流同相，在关断期间会单调下降。V_OUT 处的电阻纹波必须超过电容纹波才能稳定运行。如果不满足此条件，则会在 COT 转换器中观察到不稳定的开关行为，表现为多个紧密连续的导通时间突发，随后是较长的关断时间。1 型下的公式定义了串联电阻 R_ESR 的值，以确保反馈节点处有足够的同相纹波。

2 型纹波生成除了使用串联电阻器外，还使用 C_FF 电容器。由于输出电压纹波通过 C_FF 直接交流耦合到反馈节点，因此 R_ESR 以及最终的输出电压纹波会按 V_OUT/V_FB 的系数降低。

3 型纹波生成使用由 R_A 和 C_A 组成的 RC 网络以及开关节点电压来生成与电感器电流同相的三角波。然后，此三角波通过电容器 C_B 交流耦合到反馈节点。由于该电路不使用输出电压纹波，因此该电路专为低输出电压纹波至关重要的应用而设计。有关 COT 控制方法的更多详细信息，请参阅相关文档 部分。

轻负载模式运行可将 PFM 和 DEM 运行或 FPWM 运行设置为出厂选项。二极管仿真模式 (DEM) 可防止负电感器电流，而脉冲跳跃可通过降低有效开关频率在轻负载电流下保持更高的效率。当电感器谷值电流达到零时，同步功率 MOSFET 关断，进入 DEM 运行。此时，负载电流低于 CCM 下峰值间电感器电流纹波的一半。在零电流时关断低侧 MOSFET 可减少开关损耗，阻止负电流传导可减少传导损耗。DEM 转换器的功率转换效率高于等效的强制 PWM CCM 转换器。在 DEM 模式下运行时，两个功率 MOSFET 保持关断的持续时间会随着负载电流的减小而逐渐增加。如果此空闲持续时间超过 15μs，转换器将转换至超低 I_Q 模式，仅从输入端消耗 5μA 静态电流。在 FPWM 模式下运行时，DEM 功能关闭。此操作意味着该器件在轻负载条件下保持 CCM，并且该器件能够在 Fly-Buck 转换器配置下运行。