高效率綠色模式開關(guān)電源控制器設(shè)計方案

圖11 為輕載條件下的測試結(jié)果， 負載電流為50mA. 此時變換器工作在Burst 模式，即以時鐘頻率連續(xù)工作若干周期之后又連續(xù)關(guān)斷若干周期。 負載越低，關(guān)斷的時鐘周期就越多。 此時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(nèi)Burst 比較器的遲滯窗口所控制。

圖11 　Burst 工作模式測試曲線

圖12 所示是負載跳變時輸出響應(yīng)的測試結(jié)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(zhǔn)。 在重載跳變到輕載的過程中，過沖電壓為32mV ,恢復(fù)時間為2μs ,較好地實現(xiàn)了對于過沖電壓的抑制，且在兩個周期內(nèi)就可以完成模式轉(zhuǎn)換達到穩(wěn)定狀態(tài)，響應(yīng)速度相當(dāng)快。

圖12 　負載跳變測試曲線

以上即為該變換器的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)測試結(jié)果。 表2 是測試結(jié)果與仿真結(jié)果的比較，測試中不可避免地會有一些測試誤差和寄生參數(shù)的影響，但總體上還是符合設(shè)計指標(biāo)的，即已達到了預(yù)期的設(shè)計要求。

表2 　測試結(jié)果與仿真結(jié)果的比較

圖13 是變換器效率測試曲線，可以看到，當(dāng)變換器工作在PWM/ Burst 多模式調(diào)制狀態(tài)時，由于在輕載條件下間隔地關(guān)斷功率開關(guān)和不必要的耗電模塊，使得在整個工作負載范圍內(nèi)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的開關(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) ,變換器的效率在重載時還能維持在一定值，但隨著負載的減小急劇下降，這反映出輕載時PWM 開關(guān)損耗成為主要功耗，也證明輕載時采用Burst 模式對于降低功耗是必要的。

圖13 　變換器效率曲線

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(xiàn)了與其他方法相比更優(yōu)的負載調(diào)整率，且簡化了外圍應(yīng)用電路設(shè)計的復(fù)雜性。

5 結(jié)語

提出一種高效率綠色模式降壓型集成開關(guān)電源控制器的設(shè)計方案，其特點是采用了PWM 和Burst 交替的多模式控制，有效提高了變換器的效率， 并成功實現(xiàn)了不同模式間的平滑過渡以及過沖電壓的抑制。 片上電流檢測技術(shù)的應(yīng)用進一步降低了芯片的功耗，提高了電源精度。 此外，功率開關(guān)和同步整流開關(guān)的集成不僅方便了片上電流檢測技術(shù)的實現(xiàn)， 也簡化了應(yīng)用電路。 芯片在115μm BCD 工藝下設(shè)計與實現(xiàn)，并得到了預(yù)期的測試結(jié)果。