V2 恒定导通时间控制Buck 变换器稳定机理分析

张美健

（中建石化工程有限公司，江苏 南京 210000）

0 引 言

为了确保便携式电子设备的可靠、高效工作，为其供电的电源模块应具有快速的负载响应速度。开关变换器的传统脉冲宽度调制控制技术（如电压型控制[1]和电流型控制[2]）受控制环路响应速度的限制，无法获得快速负载响应速度。相较于传统脉冲宽度调制控制技术，V2恒定导通时间控制技术具有快速的负载动态响应速度、轻载效率高等优点[3]，可以满足便携式电子设备等对负载响应速度的要求，在工业界和学术界得到了广泛关注[4-6]。

然而，对于V2-COT 控制Buck 变换器，当输出电容等效串联电阻（Equivalent Series Resistance，ESR）较大时，变换器工作在稳定状态；当输出电容ESR 较小时，变换器中存在次谐波振荡现象，导致其工作在不稳定状态[4]。

为了分析V2-COT 控制Buck 变换器的稳定机理，将采用文献[7]提出的分析方法，基于扰动引起的电感电流变化和输出电容电荷变化，推导次谐波振荡现象产生的临界条件。进一步，通过建立V2-COT 控制Buck 变换器的分段线性模型，通过分岔图分析变换器的稳定机理。

1 V2-COT 控制 Buck 变换器

1.1 工作原理

V2-COT 控制Buck 变换器的原理图和主要稳态工作波形如图1 所示。从图1 可以看出，输出电压纹波与误差放大器输出的误差信号vc进行比较产生触发信号，并与导通定时器（On Timer）通过RS 触发器实现对开关管S 的控制。图1 中，误差信号vc为：

图1 V2-COT 控制Buck 变换器

如图1（b）所示，当输出电压vo下降到误差信号vc时，RS 触发器被置位，开关管S 导通，输出电压vo上升，同时导通定时器开始定时。……