鉅大LARGE | 點擊量:2282次 | 2020年02月12日
buck變換器工作模式是什么_buck變換器輕載時三種工作模式詳解
buck變換器輕載時有三種工作模式:跳脈沖模式、突發(fā)工作模式、強迫連續(xù)模式。下文將對這三種工作模式進行詳細介紹。
1、跳脈沖模式
對于恒定頻率的常規(guī)Buck控制器,通常其電感電流iL工作于連續(xù)電流模式(CCM),電感的平均電流IL即為輸出的負載電流iload。當iload降低時,IL也將降低;當iload降低到一定值時,變換器進入臨界電流模式。此時,若iload進一步降低,iL回到零后,開關(guān)周期還沒有結(jié)束,在iL=0處保持一段時間后,開關(guān)周期才結(jié)束,進入下一個開關(guān)周期,此時變換器為完全的非連續(xù)電流模式(DCM)。變換器進入DCM模式后,若iload仍然進一步降低,此時為了維持輸出電壓的調(diào)節(jié),高端開關(guān)管的開通時間將減小,直到達到控制器的最小導通時間tonmin,當達到tonmin后,若iload仍然在降低,控制器就必須屏蔽掉即跳掉一些開關(guān)脈沖,以維持輸出電壓的調(diào)節(jié)。這種控制方法即為跳脈沖模式。跳脈沖模式可在最寬的輸入電流范圍內(nèi)提供恒定頻率的不連續(xù)電流操作,防止iL反向。
由于控制器允許調(diào)節(jié)器跳掉一些不需要的脈沖,相比于連續(xù)模式操作,提高了輕載的效率,但其輕載的工作效率比突發(fā)模式的低,其輕載的輸出紋波亦不如連續(xù)模式操作。跳脈沖模式的確提供了一種工作效率和噪聲的折衷方案。
2、突發(fā)工作模式
圖1示出Buck突發(fā)模式的原理圖。突發(fā)工作模式比較器A2通過檢測UITH的電壓來檢測輸出負載的變化。正常工作時,UITH》UB-UH/2(UH為A2的滯回電壓),A2輸出為低電壓,系統(tǒng)不會進入突發(fā)工作模式。當輸出負載降低時,輸出電壓uo將會提高,輸出電壓反饋腳的電壓UFB也相應提高。
圖1突發(fā)模式原理圖
此時,由于電壓誤差放大器A1為負反饋,因此UITH將隨之降低,但仍高于UB-UH/2,突發(fā)工作模式比較器的輸出仍然為低電壓,系統(tǒng)仍然不會進入突發(fā)工作模式。當輸出負載降低到一定的值時,UITH將低于UB-UH/2,A2輸出將從低電壓翻轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠妷海刂齐娐穼⑹垢叨薓OSFET的輸出驅(qū)動為低電平,高端MOSFET關(guān)斷并停止開關(guān)操作,此時輸入不再向輸出端傳輸能量,輸出的大電容Co將維持低的輸出負載,因此uo逐漸降低,UFB也相應地降低,此時UITH隨之提高,但仍低于UB+UH/2,突發(fā)工作模式比較器仍然輸出為高電壓,高端MOSFET仍然關(guān)斷。
隨著uo的進一步降低,UFB也相應地繼續(xù)降低,UITH隨之繼續(xù)提高。經(jīng)過一段長時間后,UITH將高于UB+UH/2,A2輸出將從高電壓翻轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗妷海叨薓OSFET的驅(qū)動輸出屏蔽被釋放,系統(tǒng)進入正常的pWM操作,高端MOSFET進入開關(guān)操作。由于輸入的能量大于輸出負載所消耗的能量,因此uo將隨之提高。當uo提高到一定值時,A2輸出將又一次翻轉(zhuǎn),從低電壓變?yōu)楦唠妷海绱朔磸汀_@種工作模式即為突發(fā)工作模式。
突發(fā)模式通過使用滯洄比較器控制高端開關(guān)管工作的時間很短,停止工作的時間很長,因此極大地降低了開關(guān)損耗,提高了系統(tǒng)的效率。另一方面由于高端開關(guān)管停止工作的時間很長,在此期間,輸出電容Co將維持輸出負載的能量,Co的電壓uCo降低的值較大,因此Co的紋波電壓uCo也大,這意味著輸出紋波電壓uo大。遲滯比較器的上下門限電壓決定了uo值。
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