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当开关模式电源中省略脉冲时

星星科技指导员 来源:ADI 作者:Frederik Dostal 2022-12-14 14:32 次阅读
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即使是具有固定开关频率的开关模式电源也不会 始终显示持续的脉搏模式。在某些情况下,脉冲 由于各种原因省略。这对于输出纹波很重要 电压和电磁干扰效应。

用于电压转换的开关稳压器通常以可调或固定的开关频率工作。此值通常在第一页上说明 开关稳压器IC的数据手册。对于电源电路, 选择开关频率很重要,因为 外部无源元件受其影响。可实现的转换效率也受开关频率的影响。对于整体电子 电路——即不仅是电源转换器,还包括 系统—所选开关频率也很重要。切换 频率通常选择在整个系统的频率范围内 最不被打扰的。电源的开关频率通常是耦合的 通过电容和电感耦合到电气的许多部分 由于对印刷电路板的寄生效应引起的电路。

正确选择开关频率后,电路设计人员往往在 当他们评估实际电路时,这是一个很大的惊喜。设计的电路经常 在选定的开关频率下未按预期切换。有两个 常见的原因。

突发模式

许多应用需要非常高的转换效率,即使输出很低 负荷。如果所需的输出功率仅为几mW,则 开关稳压器本身的权重严重不成比例。这尤其 如果效率以百分比表示,则为 true。提高效率 在这些情况下,开关稳压器IC通常配备特殊的 突发模式。图1显示了开关稳压器随时间变化的电压 突发模式。切换节点切换一次,然后切换到较长的暂停阶段。在此暂停阶段,切换的众多功能 稳压器IC进入休眠模式,在该模式下,只有非常低的电源量 需要能源。开关节点电压、电感电流和输出 电压如图1所示。®

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图1.开关模式电源中的突发模式概念。

在突发模式下工作期间,输出电压的电压纹波较高。 它的频率远低于正常工作时设置的电压纹波 开关频率。取决于电压转换器 IC 和电路 条件,在突发阶段的操作以非常小的 脉冲数 — 例如,一个脉冲或具有大量脉冲。 通常,根据需要产生任意数量的脉冲,直到输出电压 达到设定的上限阈值。随后是暂停,直到 输出电压降至最小阈值以下。在这里,切换仍然发生 在脉冲期间选择开关频率,但要低得多 由突发相位和暂停阶段定义的频率也出现在 频谱。

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图2.利用LTspice模拟突发模式下的LT8620降压型开关稳压器。®

脉冲跳跃模式

另一种模式是脉冲跳跃模式。它可以在许多不同的中找到 电源转换器的类型。在许多拓扑设计中,每次都有一个脉冲 在开关节点上,基于正常最小值的一定量的能量 导通时间从电源转换器的输入侧移动到输出侧。 但是,如果此时不需要能量或只需要少量 负载,输出电压上升。跳过某些脉冲以防止输出 电压上升过多。这里也是输出电压的电压纹波 增加。脉冲跳跃模式通常通过过压激活 反馈节点上的比较器。例如,如果每一秒脉冲都被遗漏, 对应于设定开关频率一半的开关频率将 在光谱中可见(FFT 表示)。

poYBAGOZbgCAXPX8AAEYQ0Z1kfA542.jpg?h=270&hash=9BDA5745AEF5625641E8220DDAB362CD&imgver=1

图3.处于脉冲跳跃模式的 LT3573 具有一个低负载。

与突发模式相比,脉冲跳跃模式仅涉及保持 输出电压在一定范围内,不会节省任何显着量 的能量。因此,转换效率仅略有提高。

因此,如果开关稳压器以不同的开关频率开关 比一组,可能是因为电路处于突发模式或脉冲 跳过模式。

但是,发生不连续性可能还有其他原因 开关节点上的脉冲。其中包括一般控制回路不稳定, 达到现有电流限值,发热超过热关断限值,以及 更多。

结论

开关模式电源可能以脉冲形式运行,与预期的开关频率不同。这通常发生在低负载条件下。了解 此行为背后的机制在评估开关模式功率时很有帮助 电源电路。然后,设计人员可以自信地推断出电源是 确实运行可靠。

审核编辑:郭婷

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