一款高效綠色降壓型開(kāi)關(guān)電源控制器芯片的設計方案（一）

　　圖2 峰值電流控制過(guò)程

　　在每個(gè)周期開(kāi)始時(shí)，由時(shí)鐘上升沿置位主RS 觸發(fā)器，功率開(kāi)關(guān)打開(kāi)，變換器進(jìn)入充電階段，電感電流上升， Isense 上升而V sense 下降。 當電感電流達到峰值， 即V sense達到V peak時(shí)，電流比較器（ Icomp ） 的輸出復位RS 觸發(fā)器控制功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷。 這就是電流環(huán)的工作過(guò)程。 而電感電流的峰值主要由電壓環(huán)控制。 具體地說(shuō)，當反饋電壓下降到基準以下時(shí)，誤差放大器（ EA） 輸出上升，限制電流上升峰值的V peak 電壓隨之下降，于是功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟占空比增大，輸出電壓上升，反之亦然。 其中反饋電壓是由輸出電壓經(jīng)過(guò)電阻分壓得到的。

　　在功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷的時(shí)間間隔內， 傳統的降壓型Buck 變換器采用肖特基二極管作為續流二極管。 因此，當肖特基二極管導通時(shí)，它的導通壓降（典型值013V）引起的功率損耗將是不可避免的。 為了減少導通損耗，引入了同步整流技術(shù)。 同步整流即采用一個(gè)同步功率開(kāi)關(guān)代替整流二極管。 當同步整流開(kāi)關(guān)導通時(shí)，導通電阻一般在100mΩ 以下，以1A 負載為例，此時(shí)的導通損耗近似為011W;而對于導通電壓為013V 的肖特基二極管，損耗近似為013W. 可見(jiàn)在中小功率的應用當中，同步整流可以有效地提高開(kāi)關(guān)電源變換器的效率。

　　由于同步整流開(kāi)關(guān)和肖特基二極管之間工作方式的差異，需同時(shí)引入一些控制電路和保護電路。

　　首先，在功率開(kāi)關(guān)和同步整流開(kāi)關(guān)兩個(gè)開(kāi)關(guān)轉換的瞬間，必須設置一個(gè)死區時(shí)間（anti2shoot2thru） 來(lái)防止兩個(gè)開(kāi)關(guān)同時(shí)導通導致輸入電源短路。 在死區時(shí)間內，功率開(kāi)關(guān)和同步整流開(kāi)關(guān)都關(guān)斷，此時(shí)電流由同步整流開(kāi)關(guān)上寄生的二極管續流，所以在合理范圍內死區時(shí)間越短就越能減少功耗，一般設計在 10ns 左右（1MHz 工作頻率下） 。

　　其次，同步整流開(kāi)關(guān)不像肖特基二極管那樣只能單向導電，當變換器工作在斷續電流模式下，在下一個(gè)周期開(kāi)始之前，同步整流開(kāi)關(guān)上的電流就已經(jīng)下降到零并反向，此時(shí)，電感電流反向相當于從負載抽電流，導致能量的浪費以及變換器效率的降低。 因此必須設計一個(gè)防止同步整流開(kāi)關(guān)電流反向的檢測電路（ rever se） 來(lái)檢測電流方向。 本設計是利用檢測SW 點(diǎn)的電壓，當電壓從負變正時(shí)，反向電流比較器控制同步整流開(kāi)關(guān)關(guān)斷。