降壓開(kāi)關(guān)電源設計過(guò)程中控制技術(shù)分析及選擇

　　圖3 磁滯降壓穩壓器的基本架構(LM3485)

　　這種拓撲結構可以對負載瞬態(tài)變化做出極快的響應，非常簡(jiǎn)單而且不需要頻率補償。

　　這種方案的主要問(wèn)題在于開(kāi)關(guān)頻率不是由振蕩器設定，不恒定而且依賴(lài)于很多變量。開(kāi)關(guān)頻率很大程度上依賴(lài)于元件參數和工作條件的變化。輸入電壓、負載電流、電感值和輸出電容(特別是它的等效串聯(lián)電阻ESR)都對開(kāi)關(guān)頻率有很大影響。

　　這種控制DC電壓的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單的控制環(huán)路。很容易使控制器穩定。

　　控制環(huán)路不僅穩定而且響應非常迅速(響應延遲僅為90ns)。與大占空比(達到100%)特性相結合，可以產(chǎn)生非常迅速的瞬態(tài)響應。與競爭的調節器架構(PWM電流模式或電壓模式)相比，它更具有優(yōu)勢。

　　由于開(kāi)關(guān)頻率不是由可控振蕩器設定，它將隨不同的外部元件和輸入電壓的變化而發(fā)生變化。如果在特定應用中要求開(kāi)關(guān)頻率固定，將很難找到合適的設計方案。

　　恒定開(kāi)啟時(shí)間的磁滯控制技術(shù)

　　如上所述，磁滯控制技術(shù)具備一些有趣的優(yōu)勢，唯一的問(wèn)題在于開(kāi)關(guān)頻率不可預測。

　　如果在一個(gè)傳統的磁滯控制技術(shù)中，加入與輸入電壓成反比的單次觸發(fā)開(kāi)啟時(shí)間，開(kāi)關(guān)頻率就會(huì )保持相對恒定?？梢詰糜谌我饨祲赫{節器(工作在連續導通模式)的基本降壓調節器公式定義了降壓開(kāi)關(guān)的占空比D。

　　D=Vout/Vin =Ton·Fs (9)

　　其中，Ton是開(kāi)啟時(shí)間， Fs 是工作頻率。

　　如果把開(kāi)啟時(shí)間設定成與輸入電壓Vin成反比。

　　Ton=K·Ron/Vin (10)

　　其中，K是常數，Ron是可編程電阻，把公式(10)中的Ton代入到公式(9)中，解出Fs 。

　　Fs =Vout/(K·Ron) (11)

　　既然Vout、 K和Ron都是常數，工作頻率也將是常數。實(shí)際上，真實(shí)的工作頻率將會(huì )變化大約10%，這由單次觸發(fā)的非線(xiàn)性、傳播延遲和非理想的開(kāi)關(guān)壓降造成。

　　通過(guò)以上討論可以看到，該技術(shù)使整個(gè)系統解決方案的成本大大降低。由于不存在環(huán)路補償或穩定性問(wèn)題，這種概念很容易實(shí)現。同時(shí)，由于電路不 需要反饋元件(會(huì )限制帶寬)，瞬態(tài)響應將會(huì )非常迅速。正是由于上述因素，這種概念把PWM固定頻率原理和磁滯模式的很多優(yōu)點(diǎn)結合到了一種解決方案中。