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一款高效绿色降压型开关电源控制器芯片的设计方案

来源:    作者:    发布时间:2016-05-01 10:00:14    浏览量:

  1 引言

  降压型集成开关电源控制器广泛应用于各类便携式设备中。 近年来,随着电池供电的便携式设备,如手机、MP3 播放器、PDA 等性能的提高和功能的日趋丰富,对于开关电源的效率提出了越来越高的要求。

  为提高效率和减少片外元器件, 目前应用的Buck变换器通常集成了功率开关和同步整流开关。 同时, 为减小片外电感元件的尺寸以适应便携式设备的应用,开关频率往往设置为几兆甚至更高的数量级。 由此带来的问题是,当变换器工作在轻载条件下, 开关损耗就变成了主要的功率损耗。 而便携式设备恰恰常工作于待机状态即轻载工作状态下,轻载效率对于延长电池的使用寿命至关重要。 因此,提高轻载效率的问题受到了高度关注。

  解决上述问题的一种常见方法是在轻载情况下降低开关频率,从而使得变换器的效率保持在与重载近似的水平上。 这种技术有PFM/ PWM 多模式调制、共栅驱动等,但是它们有一个共同的缺点:开关频率随负载调制,这使片外滤波器的设计变得相当复杂。

  本文提出的绿色模式降压型功率集成开关电源控制器芯片采用了Burst/ PWM 多模式调制技术,控制变换器在重载下以恒定频率工作在PWM 模式,而当负载降低到一定程度时,自动切换到Burst 模式并以降低的恒定频率工作。 其主要优点是减少了开关损耗, 又不增加片外滤波器的设计复杂度。 此外,Burst 模式还可以根据应用的需要,由用户控制使能或禁止。 并且在模式转换过程中,采用双基准法实现模式转换的平滑过渡和负载迟滞。 同时,芯片引入片上电流检测技术以取代传统的电阻电流检测, 在一定程度上减少了功耗。 功率开关和同步整流开关的集成也简化了片外应用电路的设计。

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