高效率綠色模式開(kāi)關(guān)電源控制器設計方案

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

圖11 　Burst 工作模式測試曲線(xiàn)

圖12 所示是負載跳變時(shí)輸出響應的測試結果。 測試中使負載在50 和300mA 之間跳變，負載變化速率為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。 在重載跳變到輕載的過(guò)程中，過(guò)沖電壓為32mV ,恢復時(shí)間為2μs ,較好地實(shí)現了對于過(guò)沖電壓的抑制，且在兩個(gè)周期內就可以完成模式轉換達到穩定狀態(tài)，響應速度相當快。

圖12 　負載跳變測試曲線(xiàn)

以上即為該變換器的穩態(tài)和瞬態(tài)測試結果。 表2 是測試結果與仿真結果的比較，測試中不可避免地會(huì )有一些測試誤差和寄生參數的影響，但總體上還是符合設計指標的，即已達到了預期的設計要求。

表2 　測試結果與仿真結果的比較

圖13 是變換器效率測試曲線(xiàn)，可以看到，當變換器工作在PWM/ Burst 多模式調制狀態(tài)時(shí)，由于在輕載條件下間隔地關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)和不必要的耗電模塊，使得在整個(gè)工作負載范圍內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(kāi)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(zhù)負載的減小急劇下降，這反映出輕載時(shí)PWM 開(kāi)關(guān)損耗成為主要功耗，也證明輕載時(shí)采用Burst 模式對于降低功耗是必要的。

圖13 　變換器效率曲線(xiàn)

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， 還體現了與其他方法相比更優(yōu)的負載調整率，且簡(jiǎn)化了外圍應用電路設計的復雜性。

5 結語(yǔ)

提出一種高效率綠色模式降壓型集成開(kāi)關(guān)電源控制器的設計方案，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)現了不同模式間的平滑過(guò)渡以及過(guò)沖電壓的抑制。 片上電流檢測技術(shù)的應用進(jìn)一步降低了芯片的功耗，提高了電源精度。 此外，功率開(kāi)關(guān)和同步整流開(kāi)關(guān)的集成不僅方便了片上電流檢測技術(shù)的實(shí)現， 也簡(jiǎn)化了應用電路。 芯片在115μm BCD 工藝下設計與實(shí)現，并得到了預期的測試結果。