新闻中心

EEPW首页 > 电源与新能源 > 业界动态 > 具快速负载响应且设计简便的宽输入电压降压交换式电源方案

具快速负载响应且设计简便的宽输入电压降压交换式电源方案

作者:周中明时间:2021-09-05来源:CTIMES收藏

现今, 随着工业控制、工业计算机、车用电子,甚至服务器的需求越来越多样化,产品输入电压范围也变得非常宽。有些应用提高输入电压来减少输入电流,以减少输入线损并提高转换效率。新型的服务器已可见48V输入的需求!有些应用也使用不同电压源来对系统供电,例如工业平板计算机使用12~36V的DC输入或使用2~3串的锂电组供电( 电压范围6V~12.6V之间),这对于3.3V、1.8V、1.2V等较低系统电压需用6V~36V输入的的电源稳压方案,就有方案的需求。另外,系统对指令周期要求越来越快,当芯片操作频率增加,芯片对电源的稳定度要求也越来越高 。电源方案要达到此条件,就成为必要条件!

 图片.png
图一展现定频电压模式降压转换器的架构与优缺点,这架构主要好处是普遍、控制器设计简单和Pulse-width Modulation(PWM)三角波振幅大,降低占空比误差;缺点是电感器与输出电容产生双极点,需用复杂补偿回路、补偿回路速度慢及瞬态响应差!另外,由于误差放大器 (Error Amplifier, EA)的增益会被输入电压影响,要做到的设计会有挑战!

 
图片.png

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/202109/428041.htm

图二列出此架构瞬态变化相关波型。可看到当输出电流上升,由于补偿回路延迟,输出电压(也反映在回授电压)会往下掉直到回授电路察觉这变化,开始调整占空比(Duty Cycle)。由高端闸驱动波形知道占空比在红色区域才调整,这已落后一PWM周期!如果回授电路没调好,反应再慢,输出电压降幅会更大,造成系统电压过低而出问题!

的Hyper Speed ControlR架构(又称为Adaptive Constant On-Time Control架构)可在宽范围的输入电压产生稳定的输出。并对快速的负载变动有很快的频率响应,又可简化整体电路的设计!

 
图片.png
接着分析Hyper Speed Control架构的优点。图三用 的MIC2127A简化方块图说明此架构组成,包括了处理输出反馈的放大电路单元、产生固定on-time的预估电路、电流限制电路、控制逻辑与闸驱动。它的操作原理可参考图四,图中显示了相关波形,当输出电流在瞬态上升,一开始输出电压往下掉(也反映在回授电压),但当回路侦测到回授电压低于参考电压( VREF)时,高端闸驱动会结束OFF时间并开启一个固定on-time,在on-time结束后如果发现回授电压还没高于VREF值,表示输出电压还未回复;这时此架构用最小OFF时间(TOFF(min))对高端闸驱动的电荷帮浦电路补充电荷,之后再开启下个on-time,高端MOSFET会依固定on-time + TOFF(min) 的周期持续【开启-关闭】直到回授与输出电压回到正常值!这时的PWM周期比在稳态时短 (T_transient = on-time + TOFF(min) )。此时PWM的占空比也会开到最大(DutyCycle_transient = (on-time) / ( on-time + TOFF(min) )。把瞬态的操作频率与占空比同时加大,自然瞬态响应就好,达到的目的!

以上是对有,简便设计的电源方案的介绍, 并以系列产品的MIC2127A当范例来讲解方案优点.



评论


相关推荐

技术专区

关闭