PWM工作模式測(cè)試曲線 - 新穎高效率開關(guān)電源控制器設(shè)計(jì)方案

2012年07月25日 10:54 來源:本站整理 作者:秩名 我要評(píng)論(0)

  圖9 給出變換器在重載工作條件下的測(cè)試結(jié)果,負(fù)載電流為300mA. 可看到此時(shí)變換器以時(shí)鐘頻率穩(wěn)定工作在PWM 模式,測(cè)得輸出電壓的紋波為516mV. 圖10 是變換器工作在最大負(fù)載500mA 下的測(cè)試結(jié)果,可看到變換器依然以恒定頻率穩(wěn)定地工作在PWM 模式下,輸出電壓紋波為616mV ,滿足了設(shè)計(jì)的負(fù)載范圍要求。

  圖9 PWM工作模式測(cè)試周蘇紅(300mA負(fù)載)

   圖10 PWM工作模式測(cè)試曲線(500mA負(fù)載)

  圖11 為輕載條件下的測(cè)試結(jié)果, 負(fù)載電流為50mA. 此時(shí)變換器工作在Burst 模式,即以時(shí)鐘頻率連續(xù)工作若干周期之后又連續(xù)關(guān)斷若干周期。 負(fù)載越低,關(guān)斷的時(shí)鐘周期就越多。 此時(shí)測(cè)得輸出電壓紋波為3912mV. 如前述,紋波電壓的大小主要由片內(nèi)Burst 比較器的遲滯窗口所控制。

  圖11  Burst 工作模式測(cè)試曲線

  圖11  Burst 工作模式測(cè)試曲線

  圖12 所示是負(fù)載跳變時(shí)輸出響應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。 測(cè)試中使負(fù)載在50 和300mA 之間跳變,負(fù)載變化速率為800mA/μs. 波形顯示,Burst 工作模式下的輸出電壓平均值比PWM 模式下的高20mV ,這是由于在兩種模式下采用了不同基準(zhǔn)。 在重載跳變到輕載的過程中,過沖電壓為32mV ,恢復(fù)時(shí)間為2μs ,較好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)于過沖電壓的抑制,且在兩個(gè)周期內(nèi)就可以完成模式轉(zhuǎn)換達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),響應(yīng)速度相當(dāng)快。

  圖12  負(fù)載跳變測(cè)試曲線

  圖12  負(fù)載跳變測(cè)試曲線

  以上即為該變換器的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)測(cè)試結(jié)果。 表2 是測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果的比較,測(cè)試中不可避免地會(huì)有一些測(cè)試誤差和寄生參數(shù)的影響,但總體上還是符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的,即已達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。

  表2  測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果的比較

  表2  測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果的比較

  圖13 是變換器效率測(cè)試曲線,可以看到,當(dāng)變換器工作在PWM/ Burst 多模式調(diào)制狀態(tài)時(shí),由于在輕載條件下間隔地關(guān)斷功率開關(guān)和不必要的耗電模塊,使得在整個(gè)工作負(fù)載范圍內(nèi)變換器的效率基本上保持恒定,反映出Burst 控制模式有效減小了輕載時(shí)的開關(guān)損耗和靜態(tài)功耗。 而單純的PWM 模式工作(Burst 模式被禁止時(shí)) ,變換器的效率在重載時(shí)還能維持在一定值,但隨著負(fù)載的減小急劇下降,這反映出輕載時(shí)PWM 開關(guān)損耗成為主要功耗,也證明輕載時(shí)采用Burst 模式對(duì)于降低功耗是必要的。

  圖13  變換器效率曲線

  圖13  變換器效率曲線

  與通常提高輕載效率的方法相比,本文提出的Burst工作模式, 不僅具有較高的輕載效率, 還體現(xiàn)了與其他方法相比更優(yōu)的負(fù)載調(diào)整率,且簡(jiǎn)化了外圍應(yīng)用電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

  5 結(jié)語

  提出一種高效率綠色模式降壓型集成開關(guān)電源控制器的設(shè)計(jì)方案,其特點(diǎn)是采用了PWM 和Burst 交替的多模式控制,有效提高了變換器的效率, 并成功實(shí)現(xiàn)了不同模式間的平滑過渡以及過沖電壓的抑制。 片上電流檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步降低了芯片的功耗,提高了電源精度。 此外,功率開關(guān)和同步整流開關(guān)的集成不僅方便了片上電流檢測(cè)技術(shù)的實(shí)現(xiàn), 也簡(jiǎn)化了應(yīng)用電路。 芯片在115μm BCD 工藝下設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),并得到了預(yù)期的測(cè)試結(jié)果。

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